Predstavitev energije kolesa (izdelava): 7 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Namen tega Instructablea je bil ustvariti interaktivno demonstracijo energije kolesa, ki bi spodbudila otrokovo zanimanje za inženiring. Projekt deluje na naslednji način: ko otrok hitreje pedalira s kolesom, lahko vklopi več luči na prikazovalniku in na koncu izpiše besedo CITADEL v modrih LED lučkah. Ko kolesar še naprej hitreje pedalira, lahko nato aktivira oči buldoga kot rdeče LED lučke. Širina vsakega sklopa nikoli ne presega 30 palcev, da se zagotovi, da se projekt lahko prilega v učilnice skozi vsa vrata standardne velikosti. Zaslon je izdelan na kolesih, tako da ga je mogoče enostavno prevažati. Z vsemi razpoložljivimi materiali in orodji bo ta projekt trajal približno 6 do 10 dni za dokončanje po ocenjenih stroških okoli ~ 400 USD, če boste morali kupiti vso strojno/električno komponento in kolo.

Uporabljena orodja: električni vrtalnik, namizna žaga, sestavljanka, vrtalna stiskalnica, brusilnik, merilni trak, primež, primež, ključ, spajkalnik, orodje za stiskanje žice, 3D tiskalnik, različna gospodinjska orodja (klešče, škarje itd.)

Uporabljeni materiali:

12 mm razpršeni tanki Digitel RGB LED piksli (pramen 25) (2)

GDSTIME 5V DC 50mm ventilator (2)

Arduino Uno

5 mm (HTD) nagib, 15 mm širok enostranski pas

Kent 20 "Boys Ambush kolo ali katero koli drugo 20" kolo z zadnjimi kljukicami

Velik hladilnik - Multiwatt paket (iz Sparkfun) (5)

Weathershield 2 "x4" x8 'Tlačno obdelan les Everbilt 1-1/2 "(4)

Vezan les za prikazno ploščo (želite lahke, a nekoliko trpežne)

Iverna plošča za črke

Kvadratni leseni mozniki za noge na deski

Paket vrednosti vogalnih opornikov (18564)

Everbilt 2”kotni nosilec za težke obremenitve (2 pakiranja)

Vijaki Grip-Rite # 8 x 2”(model # PTN2S1)

24V 250W električni skuter motor za skuterje s pasovnim pogonom (artikel# MOT-24250B)

WIR-110, 16-metrski črni napajalni kabel (12 ft)

WIR-110, 16-palčna rdeča napajalna žica (12 čevljev)

16-20 merilna žica

LM338T/NOPB Linearni regulator napetosti

Terminalni blok tolpe 5 (2)

Spajkalne plošče

1,0 ohmski upori (5)

5,1 kOhm upori (2)

150 ohmski upor

100 kOhm upor

Kondenzator 2200 uF

20 kOhm upor

Kondenzator 200 pF

5V Zener dioda

2N2905 Tranzistor ali enakovreden

1,5k potenciometer

LM308 Op-ojačevalnik

Komplet žice za skakalce

Barve / čopiči

1. korak: Izdelava trenerja

Začnite z rezanjem 2x4x8 kosov lesa na dve 28 -palčni plošči, drugi dve plošči pri 24 "in še dve pri 16". Za to boste potrebovali dve deski 2x4x8. Izrežite dodatne štiri plošče s koti 45 stopinj na vsakem koncu. Ti dve deski morata biti dolgi 10 ". Z 16 -palčnimi ploščami z vbodno žago izrežite zareze na plošči, ki so 3 "globoke in 1 3/4" široke. Te dimenzije je koristno izslediti, preden naredite rez.

Vzemite 2 od 10 "plošč in jih pritrdite na eno od 16" plošč. Postavite 16 -palčno desko navzgor in naslonite 10 -palčne deske na vsako stran 16 -palčne plošče, tako da bodo poravnane z desko in tlemi. Z vijaki pritrdite 3 plošče skupaj. Ponovite ta postopek za preostalih 16 "in dve 10 "deski.

Označite sredinsko 12 -palčno oznako obeh 24 -palčnih plošč in sredino 16 -palčnih plošč. Dve oznaki poravnajte skupaj, tako da je 16 -palčna plošča pokončna in poravnana s 24 -palčno ploščo, položeno na njeno stran. Izvrtajte 2 vijaka v 16 "na 24" ploščo in še 2 za vsako 10 "ploščo na 24" ploščo. Ponovite ta postopek z drugo 24 "ploščo in 16" ploščo s pritrjenimi 10 "ploščami.

Nato označite sredino plošče na vsaki od 28 "plošč. Naredite še eno oznako 4" na vsaki strani 14 "oznake. Med tema dvema oznakama mora biti 8". 24 -palčne plošče na teh oznakah poravnajte z notranjo stranjo plošče na oznaki. V vsako izvrtajte 2 vijaka, da pritrdite 3 plošče skupaj. To ponovite z drugimi 28 -palčnimi ploščami, tako da so vse povezane.

2. korak: Izdelava/pritrditev napenjalnika motorja

Ekipa se je spopadala z iskanjem primernega načina napenjanja pasu. Preden smo prišli do zgoraj prikazanega, smo preučili nekaj različnih idej. Kovinska drsna tirnica bi bila idealna, vendar se je morala ekipa zaradi nizkega proračuna zadovoljiti s predelavo lesene tirnice.

Začnite z ustvarjanjem figure v obliki črke L z uporabo 2 "x4" blokov. Spodnji del L, na katerega bo pritrjen, mora biti dolg približno 8 ". Zgornji del visok približno 6". Izrežite še en blok 2 "x4" za nosilec motorja. Ekipa je uporabila rezervno, majhno pravokotno leseno oporo, ki smo jo našli za ustvarjanje železniškega sistema. Spodnja tirnica je pritrjena z dvema tirnicama, nameščenima na dnu motornega bloka. Ključno pri tem je uporaba lesa, ki je dovolj trpežen, da se ne razcepi, ko ga privijete v 2 "x4" s. Ekipa je s pomočjo vrtalne stiskalnice izvrtala luknjo vse do bloka 2 "x4", na katerega je pritrjen motor. Druga luknja je bila izvrtana skozi zgornji del L. Dolg vijak je bil speljan vse do konca skozi sistem. Za porazdelitev tovora uporabite obe podložki na obeh straneh. Končni sklop je bil pritrjen na trener z uporabo L-nosilcev. Med tirnico in vadbo je bil vstavljen majhen lesen blok, da se prepreči nagnjenost sistema k upogibanju, ko je pod visoko napetostjo. Pri nameščanju na vadbo je koristno, da nekdo drži sklop na mestu, da se zagotovi ustrezna poravnava z zadnjo pnevmatiko.

Korak: Odstranite zadnjo pnevmatiko s kolesa in pritrdite zadnje kljuke

Če želite odstraniti zadnjo pnevmatiko s kolesa, najprej izpraznite pnevmatiko. Nato odstranite matice, ki držijo ležaj zadnjega kolesa. Odklopite verigo iz zadnje prestave. Če ima kolo zadnje zavore, bo morda treba odstraniti zadnje zavorne ploščice. Ko sta kolo in pnevmatika popolnoma izklopljena, z lomom raztegnite pnevmatiko po boku kolesa. Medtem ko vzdržujete palico med kolesom in pnevmatiko, naj nekdo obrne kolo, da počasi odlepi pnevmatiko. Ko končate, sledite korakom v obratnem vrstnem redu, da znova namestite kolo nazaj na kolo. Pred ponovno namestitvijo obvezno pripnite pas okoli kolesa. Če želite namestiti ključke, jih potisnite čez zadnjo os, preden ponovno namestite pritrdilne matice.

4. korak: Izdelava vezja

Vezje, prikazano na shemi, je bilo pridobljeno s priložene povezave:

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

Vezje, ki smo ga zgradili, ima dve funkciji. Prvi je uravnavanje spremenljive enosmerne napetosti vhoda iz motorja na konstantni izhod 5 V DC, ki se uporablja za napajanje luči. Drugi je uporaba delilnika napetosti za zmanjšanje izhodne napetosti motorja na med 0 in 5 voltov. Ta izhod se nato vnese v analogna vhodna vrata Arduino Uno, ki imajo omejitev 5V. Arduino Uno je kodiran za aktiviranje določenih luči pri določeni napetosti. Ta koda je navedena spodaj.

Vezje, prikazano na zgornji shemi, se uporablja za enakomerno porazdelitev toka med 5 linearnimi regulatorji napetosti (lm338). Teh regulatorjev ni mogoče preprosto postaviti vzporedno za porazdelitev obremenitve, ker razlike v njihovih notranjih komponentah povzročajo nekoliko drugačne izhode od vsakega. Linearni regulator, ki zagotavlja največjo moč, prevzame celotno obremenitev. Z uporabo zgornjega vezja stabiliziramo izhode in enakomerno porazdelimo obremenitev. Luči črpajo največ 1,5 A, nastavljeno z izbranimi barvami (48 modrih 2 rdečih). Kodiranje vseh luči v beli barvi bi ustvarilo največji porabljeni tok (3A). Napetost se zniža z največ 28V na 5V. To je razlika 23V. 23V x 1,5A = 34,5 W moči, ki jo je treba razpršiti kot toploto. Zato je porazdelitev obremenitve med regulatorji tako pomembna za ekipo. Če bi en regulator prevzel vso obremenitev, bi presegel najvišjo delovno temperaturo.

Najprej zgradite vezje na plošči brez spajkanja. Za zmanjšanje hrupa bo treba čez izhod motorja postaviti precej velik kondenzator (uporabili smo 2200 uF). To očisti vhod, ki ga Arduino sprejema, in naredi prikaz svetlobe bolj dosleden (luči ne utripajo neredno). Če pa želite ustvariti stroj za nastanek napadov, prihranite 2 USD in izpraznite kondenzator. Nato vključite vezje delilnika napetosti. Prekinite žico mostička od delilnika napetosti do analognega vhoda A0 Arduino Uno. Arduino skočite tudi v tla. Glej risbo v prilogi. Dodatne informacije o ožičenju luči najdete na spodnji povezavi:

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

5. korak: Preizkusite vezje

Oprema, ki je prikazana na zgornji laboratorijski klopi, je uporabna, ni pa nujna za preskušanje vezja. Vendar pa boste morali na nek način obrniti izhodno gred enosmernega motorja. V idealnem primeru bi kolo samo uporabili, a ker je bilo še po pošti, smo morali poiskati alternativno rešitev. Prepričajte se, da ste obrnili polariteto motorja (ozemljitvena (črna) žica se segreje in vroča (rdeča) žica postane ozemljena)). Ko je vse priključeno, nastavite potenciometer v tokokrogu, dokler ne dobite izhodne napetosti 5V. Za to lahko uporabite kateri koli standardni voltmeter. Za pravilno nastavitev izhodne napetosti mora biti vezje pod veliko obremenitvijo. Računalniško programsko opremo Arduino bo treba prenesti za zagon kode za mikro krmilnik. Prav tako bo treba namestiti knjižnico FastLED. Ko prenesete programsko opremo in kodo naložite v Arduino, pojdite na serijski monitor v zgornjem desnem kotu in opazovali boste vhodno napetost, ki jo sprejema Arduino Uno. Prilagodite, da po potrebi kondenzirate vezje in poskusite znova. Preden se pomaknete naprej, se prepričajte, da vse komponente delujejo pravilno.

6. korak: Spajkajte vezje

Na zgornji sliki boste morda opazili, da sta vgrajeni dve vezji. Prvotno je ekipa načrtovala uporabo linearnih regulatorjev napetosti 10 lm338, vendar so po nadaljnjih preskusih ugotovili, da je eno vezje s 5 veliko. Vendar pa plošča, ki je na koncu nismo potrebovali, vsebuje delilnik napetosti, zato se še vedno uporablja.

Ekipa se je iz osebnih želja odločila, da linearne regulatorje preskoči na vezje. To nam je omogočilo, da smo jih nekoliko bolj prosto namestili in bolje podpirali velike hladilnike. Spajkajte vse komponente iz prototipa na novo spajkalno ploščo. Uporabili smo ploščo permaproto, tako da bi bilo vezje natančna replika, ko bi ga premaknili s plošče brez spajkanja. Za hiter odklop motorja in luči sta bila uporabljena dva priključna bloka s 5 skupinami.

7. korak: Zgradite prikazno ploščo

Zaslonska plošča je bila zgrajena v več korakih.

1) Plošča za prikaz je sestavljena iz plošče in nosilca. Zaslon je izdelan iz tankega lesa in je nameščen na stojalo, ki je 57 1/2 in 5 čevljev. Stojalo podpira prečni prerez, ki sega pri 45 stopinjah. kot od zadnje noge do navpičnega stojala. Ta je bil izdelan z lesom in vijaki. Po dokončanju deske in stojala so v nosilcu na vsakem vogalu izvrtana štiri kolesa

2) Prikaz črk (C-I-T-A-D-E-L) je bil izdelan ločeno od zaslona in nosilca. Črke so bile najprej narisane in nato izrezane iz ploščic iverne plošče velikosti 8 x 12 palcev. Vse črke so velike do 10 v višino in se razlikujejo po širini. Črke so bile izrezane s tračno žago za zunanjost in sestavljanko za notranjost črk.

3) Po izrezu črk so jih s tekočim žebljem pritrdili na desko. To je zagotovilo, da so črke pritrjene na tablo. Nato so bile v črkah izvrtane luknje z 12 -bitnim nastavkom. Tako bi zagotovili prikaz luči.

4) Nato je bil zaslon pobarvan v belo barvo, črke (C-I-T-A-D-E-L) pa v modro. Okvirju deske je bila nato dodana modra obloga.

5) Črke (T-H-E) so bile pobarvane na ploščo v višini 4 z različnimi širinami.

6) Buldog na dnu plošče je bil pobarvan na desko z mešanico akrilne barve. Skozi oči so bile izvrtane luknje z 12 -milimetrskim nastavkom, da se prilegajo luči.

7) Nazadnje so bile luči nameščene na ploščo in prikazovalna plošča je bila popolna.