Osebni PowerPlant: 27 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

Osebni powerPlant je prenosna naprava, ki preko sončne celice in ročnega generatorja izkorišča električno energijo v baterijo NiMH. Naprava vključuje tudi vizualni multimeter, ki spremlja količino shranjene energije. Osebni powerPlant se lahko uporablja za napajanje aplikacij do 8V pri 70 mA. Oblikovali: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell z Mike Dory @ Eyebeam za delavnico Alternativna energija 06.23.07eyebeam ********

1. korak: Materiali

Elektronika za napajalno vezje 1 - koračni motor (japonski servo KP4M4-029 12VDC) 1 - solarna plošča (8V) 1 - NiMH baterija (7,2 V, 70 mA) 8 - 1N4001 diode 3 - sponke 1 - 5 -polni moški priključek 18 ali 20 -metrska polna žica (rdeča, črna, modra, zelena) Za vizualni multimeter1 - rdeča LED, 1.5V1 - rumena LED, 1.5 V1 - zelena LED, 1.5 V1 - 100 ohmski upor1 - 150 ohmski upor1 - 1N4730 (3.9V) zener dioda1 - 1N4733 (5.1V) zener dioda1 - 1N4737 (7.5V) zener dioda1 - trenutno stikalo Strojna oprema 1 - 2.5 "x1.75" PCB prototipna plošča1 - Shema tiskane plošče (spodaj prenesite pdf) Shematska shema vezja za prenos (spodaj prenesite pdf) Predloga ohišja delov (prenesite spodaj dwg/pdf) 1 - 3,5 "x3,5" x4,5 "Akrilna škatla1 - 3/16" x1 "Vezivna stebra z vijakom3 - 3/16" x1/4 "Vezna stebra z vijakom3 - #10 SAE podložka2 - #4 vijaki za strojne vijake Predloga zobnika (neobvezno, spodaj prenesite dwg/pdf) 1 - 4 "x5" x1/8 "pločevine iz pleksi stekla za zobnike (neobvezno) Oprema Spajkalnik d) Exacto Knife in Blade Mesta za iskanje potrebščin: Home DepotRadio ShackContainer StoreElectronics GoldmineSolarboticsJameco Electronics

2. korak: Shema natisnjene plošče

Natisnite kopijo diagrama tiskane plošče in jo izrežite. Diagram postavite na stran plošče za izdelavo prototipov PCB brez bakrenih spajkalnih obročev. Diagram vam bo pokazal, kako svoje komponente namestite na eno stran, na drugo pa jih boste spajkali na ploščo za izdelavo prototipov.

3. korak: Usmernik tuljava 1

Vstavite 4 diode 1N4001 na svoje mesto, kot je prikazano spodaj. Diode je treba vstaviti v smeri, ki je navedena na diagramu natisnjene plošče; sicer ne bodo delovale pravilno. Če namestite 4 diode, kot je prikazano, popravljate (obračanje moči iz 2 faz 4 -faznega koračnega motorja iz izmeničnega v enosmerni tok) tuljava 1.

4. korak: Usmernik Coil 2

Vstavite še 4 diode 1N4001, kot je prikazano spodaj. Če namestite te 4 diode, kot je prikazano, popravljate (obračanje moči iz 2 faz 4 -faznega koračnega motorja iz izmeničnega v enosmerni tok) tuljava 2.

5. korak: Tuljave 1 in 2 žice in glava

Z odstranjevalci žice odrežite dva zatiča modre žice in dva začimba zelene žice. Odstranite vsak konec vsakega kosa žice. Vstavite žico na svoje mesto, kot je prikazano.

Vstavite 5 -polni moški glavo, kot je prikazano, s kratko stranjo zatičev obrnjenimi navzdol v ploščo za izdelavo prototipov. Tu bo motor pritrjen na vezje.

Korak 6: Spajkanje

Obrnite ploščo in začnite spajkati povezave, kot je prikazano na diagramu natisnjene plošče, s svojim spajkalnikom in spajkalnikom. Spajanje je lažje, če so žice predhodno prečkane. Povežite se z dobro količino spajkanja. Izogibajte se hladnim spojem (ko je spajka mat).

Korak 7: Dokončajte vezje koračnega motorja (generatorja)

Ko končate spajkanje vezja koračnega motorja (generatorja), se mora na zadnji strani plošče za izdelavo prototipov prikazati, kot je prikazano.

8. korak: Terminali

Vstavite 2 priključka, enega na obeh straneh prototipne plošče v smeri, kot je prikazano. Če so luknje premajhne, uporabite luknjo za povečanje luknje z nožem Exacto. Odrežite dve 3 -palčni dolžini žice (katere koli barve) in z žicami za odstranjevanje žic popolnoma odstranite žice. Te žice bodo potekale na nasprotni strani plošče za izdelavo prototipov (z bakrenimi spajkalnimi obroči), od pozitivne do pozitivne strani vsakega priključka in negativne do negativna stran vsakega priključka. Levi priključek bo uporabljen za vnos žic za baterijo. Desni priključek bo uporabljen za vnos žic za solarno ploščo.

9. korak: Spajkalni terminali

Obrnite prototipno ploščo. Odstranjene žice vstavite v luknje, kot je prikazano (glejte diagram natisnjene plošče na drugi strani). Žice se lahko vtaknejo in nato spet izvlečejo, da se čim bolj približajo sponki in držijo na mestu, kot je prikazano. Dva severna in dva južna vozlišča usmernikov za tuljavo 1 in 2 spajkajte na odprte žice, ki vodijo od terminala do terminala. S tem se usmerniki povežejo s sponkami za dokončanje vezja koračnega motorja (generatorja). Odprte žice ne puščajte stran od drugih povezav.

10. korak: Testiranje

Zdaj ste pripravljeni preizkusiti vezje s koračnim motorjem, da se prepričate, da so vse vaše povezave pravilno spajkane in da so vse komponente pravilno nameščene.

Vstavite kable koračnega motorja na 5 -polni moški nosilec. Črni kabel koračnega motorja naj bo nameščen na zatiču, ki ni označen s tuljavo 1 ali tuljavo 2. Z multimetrom (nastavljeno na enosmerno napetost) izmerite napetost, ki jo proizvaja generator, ko zavrtite gred. Pozitivno (rdečo) sondo multimetra namestite na pozitivni vijak obeh priključkov, negativno (črno) sondo pa na negativni vijak istega priključka. Ročno obračanje gredi bi moralo popustiti v bližini 4-8 voltov. Če ne vidite rezultatov, je nekaj nasvetov za odpravljanje težav: 1) Preverite vse spajkalne povezave, da se prepričate, da so vse popolnoma spajane in povezane med seboj. Nasprotno pa se prepričajte, da povezave, ki se ne smejo dotikati, niso skupaj. 2) Prepričajte se, da so vse diode usmerjene v pravo smer, kot je prikazano na diagramu natisnjene plošče. 3) Preverite, ali so vodi motorja pravilno vstavljeni - črne žice iz motorja ne smete namestiti na nožice 1 in 2 tuljave.

Korak: Vizualni multimeter

Vgrajen vizualni multimeter vam bo omogočil, da vidite, koliko energije je shranjeno iz nadomestnih virov energije, ne da bi morali uporabljati multimeter.

Zener diode vstavite v pravo smer, kot je prikazano na diagramu natisnjene plošče, in v skladu s ključem, kot je prikazano na dnu. Številke v ključu bodo ustrezale številkam, natisnjenim na zener diodah. Upori vstavite v reže z ustreznimi barvami (v tem primeru smer ni pomembna). Odrežite en del črne žice in oba konca odstranite, vstavite poleg uporov, kot je prikazano. Nato vstavite tri LED diode, kot je prikazano: zelena, rumena, rdeča (oranžna).

Korak: Spajkajte vizualni multimeter

Obrnite ploščo za izdelavo prototipov in spajkajte vizualni multimeter na mesto, kot je prikazano. Oglejte si diagram natisnjene plošče na hrbtni strani. Prečkajte žice, da ostanejo na mestu in olajšajo spajkanje. Izogibajte se hladnim (mat videzu) povezavam. Poskrbite, da bodo povezave ločene, kar ne bi smelo biti skupaj, saj je to področje tesno organizirano.

Korak: Preizkusite vizualni multimeter

Preverite delovanje vizualnega multimetra.

Kable koračnega motorja namestite na moško glavo. Obrnite gred koračnega motorja (generatorja) in glejte, da LED diode ustrezno svetijo. Zelena luč označuje napetost do ~ 5,6, rumena luč označuje napetost do ~ 6,8. Obe LED diodi merita napetost, odvisno od njihove svetlosti. Na primer, če baterija drži 6,1 V, bo zelena luč svetleča in rumena svetloba. Rdeča (tukaj prikazana oranžna) LED bo svetila le nad ~ 9,2 voltov. Za to aplikacijo je uporabljena baterija 7,2 volta in 70 mA. Če sveti rdeča LED, je baterija polna. Baterije ne polnite še naprej z rdečo LED diodo, sicer se lahko preveč napolni in pride do okvare. Če ne vidite rezultatov, je nekaj nasvetov za odpravljanje težav: 1) Preverite vse spajkalne povezave, da se prepričate, da so vse popolnoma spajane in povezane med seboj. Nasprotno pa se prepričajte, da povezave, ki se ne smejo dotikati, niso skupaj. 2) Prepričajte se, da so vse zener diode usmerjene v pravo smer, kot je prikazano na diagramu natisnjene plošče. 3) Preverite številke na zener diodah in se prepričajte, da so v pravilnem vrstnem redu, kot je prikazano na diagramu natisnjene plošče. *Na tej sliki smo dodali stikalo in baterijo predčasno pritrdili (nato pa jih odstranili), da vidimo, kako deluje. To ni nujno, je pa zabavno.

Korak 14: Trenutno spajkanje in stikalo

Odrežite 2 dolgi dolžini rdeče žice in dve dolgi dolžini črne žice. Odstranite oba konca vsake žice. En konec rdeče žice in en konec črne žice privijte na kable trenutnega stikala. En konec rdeče žice in en konec črne žice privijte na vodila priključka. Spajate 4 žice na kable. Stikalo za trenutek bo vklopilo vizualni multimeter, terminal pa bo uporabljen kot izhod za osebni powerPlant.

Korak 15: Solarna plošča za spajkanje

Odrežite 2 dolgi žici, eno rdečo in eno črno. Odstranite oba konca vsake žice z odstranjevalci žic. En konec črne žice spajkajte na negativni kabel na solarni plošči (na plošči mora biti označeno z "-"). Spajite en konec rdeče žice na pozitivni vod na sončni plošči (na plošči mora biti označeno s "+").

16. korak: Primer: Odprtine

Uporabite priloženo predlogo etuija (naložljivo v 1. koraku), da določite in izrežete luknje, potrebne za komponente. Za natančnost luknjic smo uporabili laserski rezalnik (saj ta vrsta akrila ne mara prerezati laserskega rezalnika), nato pa luknje ustrezno izvrtali.

17. korak: Gears (neobvezno)

Ta korak ni nujen, je pa lep dodatek k osebnemu powerPlantu. Zobniki pomagajo pri hitrejšem vrtenju gredi koračnega motorja, kar daje večjo moč.

Uporabite priloženo predlogo orodja (prenesite v 1. koraku), da majhno in veliko orodje razrežete na list pleksi stekla velikosti 4 "x5" x1/8 ". Uporabili smo laserski rezalnik, saj je to veliko natančneje. Ker imajo ti zobniki majhne zobniki, ne priporočamo ročnega rezanja. Alternativa temu kompletu zobnikov je nakup že pripravljenih zobnikov.

18. korak: Primer: koračni motor in majhno orodje

Koračni motor vstavite v ohišje, kot je prikazano z vijaki motorja, obrnjenimi iz škatle. Pritrdite vijake na ohišje z 2 #4 vijaki za stroj. Na gred motorja, ki prihaja iz škatle, postavite podložko št. 10, nato pa majhno prestavo (neobvezno) postavite na vrh, kot je prikazano.

19. korak: ohišje: velika naprava (neobvezno)

Vstavite drog pritrdilnega vijaka 3/16 "x1" med ohišjem in velikim zobnikom v luknjo na robu velikega zobnika, kot je prikazano. Privijte piko na i. To bo ročaj za obračanje prestave.

Nato vstavite drog veznega vijaka 3/16 "x1/4" v škatlo in skozi luknjo, kot je prikazano. Postavite eno podložko SAE #10 na steber, nato pa postavite veliko orodje na vrh. Končajte tako, da vijak privijete v drog. Preizkusite orodje z ročajem, da vidite, kako gladko tečejo!

20. korak: Primer: sončna plošča

Vstavite sončno ploščo v ohišje, kot je prikazano, tako da je celica obrnjena navzven. Vzemite stebre iz dveh 3/16 "x1/4" veznih vijakov in na vsako potisnite eno podložko SAE #10. Stebre vstavite v ohišje in jih potisnite skozi luknje na obeh straneh sončne celice. Vijake privijte v ustrezne stebre.

21. korak: Primer: Stikalo in priključek

Vstavite trenutno stikalo in priključek v odprtine, kot je prikazano. Kabli naj bodo znotraj ohišja.

Korak 22: Primer: Prototipna plošča in baterija

Ploščo za izdelavo prototipov z dokončanim vezjem postavite v škatlo, kot je prikazano. Penasti trak lahko uporabite za pritrditev vezja v notranjost ohišja, ko so priključeni vodi iz baterije, sončne celice, koračnega motorja in izhodnega priključka. Pazite, da ne zalepite nobenih spajkanih povezav.

Baterijo postavite na dno ohišja, poleg koračnega motorja, kot je prikazano. Ko so kabli pritrjeni na vezje, jih pritrdite s penastim trakom.

Korak 23: Izhodni priključek za spajkanje

Pozitivni (rdeči) in negativni (črni) kabel izhodnega priključka vstavite v ploščo za izdelavo prototipov v ustreznih režah, kot je prikazano. Spajate kable do priključka akumulatorja na hrbtni strani.

Korak: Stikalo za spajkanje

Kable od stikala vstavite v reže, kot je prikazano (sredina slike). Upoštevajte, da pozitivna in negativna postavitev za stikalo nista pomembni.

Spajajte kable, kot je prikazano na diagramu natisnjene plošče.

Korak 25: Pritrdite sončno ploščo

Odvijte vijake na priključku solarne plošče. Vstavite kable iz solarne plošče v odprtine terminala s pozitivno in negativno postavitvijo, kot je prikazano. Privijte vijake in preverite, ali so kabli dobro pritrjeni.

Korak 26: Priključite NiMH baterijo

Odvijte vijake na priključku za baterijo NiMH. Kable iz NiMH baterije vstavite v odprtine priključka s pozitivno in negativno postavitvijo, kot je prikazano. Privijte vijake in preverite, ali so kabli dobro pritrjeni.

Korak 27: Končano

Preizkusite svoj osebni powerPlant, da vidite, kako deluje!

Nekaj časa obračajte ročico, nato pritisnite gumb na stikalu in opazujte, kako vizualni multimeter prikazuje količino energije, ki jo ima baterija. PowerPlant postavite na sonce in spremljajte, koliko energije zbira. Nato uporabite powerPlant za napajanje naprav. Naš mini arduino smo napajali s powerPlantom, poglejte, kaj lahko napajate! Prilagodite svoj powerPlant svojim potrebam. John O'Malley je zamenjal prestave za ploščad na svojem kolesu (glej slike spodaj). Zabavaj se!