Demo energije bicikla (izrada): 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Svrha ovog Instructablea bila je stvoriti interaktivnu demonstraciju energije bicikla kako bi se potaknuo interes djeteta za inženjering. Projekt funkcionira na sljedeći način: dok dijete brže pedalira bicikl, može aktivirati više svjetla na ploči zaslona, na kraju izgovarajući riječ CITADEL u plavim LED svjetlima. Kako jahač nastavlja brže vrtjeti pedale, tada može aktivirati oči buldoga kao crvena LED svjetla. Širina svakog sklopa nikada ne prelazi 30 inča kako bi se osiguralo da se projekt može uklopiti u učionice kroz bilo koja vrata standardne veličine. Zaslon je izrađen na kotačima tako da se može lako transportirati. Uz sve dostupne materijale i alate, ovaj će projekt potrajati otprilike 6 do 10 dana po procijenjenoj cijeni od oko ~ 400 USD ako morate kupiti svu hardversku/električnu komponentu, kao i bicikl.

Korišteni alati: električna bušilica, stolna pila, ubodna pila, bušilica, brusilica, mjerač vrpce, hvataljke, set ključeva, lemilica, alat za prešanje žice, 3D pisač, razni kućanski alati (kliješta, škare itd.)

Korišteni materijali:

12 mm difuzni tanki Digitel RGB LED pikseli (niz od 25) (2)

GDSTIME 5V DC 50 mm ventilator (2)

Arduino Uno

Nagib 5 mm (HTD), jednostrani remen širine 15 mm

Kent 20 "Boys Ambush Bicikl ili bilo koji drugi 20" bicikl sa stražnjim klinovima

Veliki hladnjak - Multiwatt paket (iz Sparkfun -a) (5)

Weathershield 2”x4” x8’Drvo obrađeno pod pritiskom Everbilt 1-1/2” (4)

Šperploča za ploču za prikaz (želite lagane, ali donekle izdržljive)

Iverica za pisma

Četvrtasti drveni tipleri za noge na ploči za prikaz

Paket vrijednosti kutnih podupirača (18564)

Everbilt 2”teški kutni podupirač (2 pakiranja)

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

24V 250W električni motor za skuter za skutere s remenskim pogonom (stavka# MOT-24250B)

WIR-110, crni kabel za napajanje crne boje 16 kalibra (12 stopa)

WIR-110, crveni kabel za napajanje od 16 mjerača (12 stopa)

Žica mjerača 16-20

LM338T/NOPB Linearni regulator napona

Priključni blok 5 bandi (2)

Lemljene ploče

1.0 Ohm otpornici (5)

5.1 kOhm otpornici (2)

150 Ohm otpornik

Otpornik od 100 kOhm

Kondenzator 2200 uF

Otpornik od 20 kOhm

Kondenzator od 200 pF

5V Zener dioda

2N2905 Tranzistor ili ekvivalent

Potenciometar 1,5k

LM308 Op-pojačalo

Komplet žice za kratkospojnike

Boja / Kistići

Korak 1: Izgradnja trenera

Počnite s rezanjem komada drva 2x4x8 na dvije daske od 28 ", još dvije daske na 24" i još dvije na 16 ". Za to će vam trebati dvije ploče 2x4x8. Izrežite dodatne četiri ploče s kutovima od 45 stupnjeva na svakom kraju. Ove dvije ploče trebaju biti dugačke 10 ". Koristeći ploče od 16 ", ubodnom pilom izrežite zareze na ploči duboke 3" i široke 1 3/4 ". Korisno je odrediti ove dimenzije prije nego što napravite rez.

Uzmite 2 od 10 "ploča i pričvrstite ih na jednu od 16" ploča. Podignite ploču od 16 "desno i naslonite ploče od 10" na svaku stranu 16 "tako da budu u ravnini s daskom i podom. Pomoću vijaka pričvrstite 3 ploče zajedno. Ponovite ovaj postupak za preostalih 16" i dvije ploče od 10 ".

Označite središnju oznaku od 12 "na 24" pločama i središte ploča od 16 ". Poravnajte dvije oznake zajedno tako da ploča od 16" bude uspravna i u ravnini s pločom od 24 "koja leži na boku. Izbušite 2 vijka u ploču od 16 "do 24" i još 2 za svaku ploču od 10 "na ploču od 24". Ponovite ovaj postupak s drugom pločom od 24 "i pločom od 16" s pričvršćenim pločama od 10 ".

Zatim označite središte ploče na svakoj od ploča od 28 ". Napravite još jednu oznaku 4" sa svake strane oznake 14 ". Između ove 2 oznake treba biti 8". Poravnajte ploče od 24 "na ovim oznakama s unutarnjom stranom ploče na oznaci. Izbušite 2 vijka u svaku kako biste pričvrstili 3 ploče zajedno. Ponovite to s ostalim 28" pločama tako da su sve spojene.

Korak 2: Izgradnja/pričvršćivanje zatezača motora

Tim se borio s pronalaskom prikladnog načina zatezanja pojasa. Prošli smo kroz nekoliko različitih ideja prije nego što smo došli do gore navedenog. Metalna klizna tračnica bila bi idealna, ali zbog niskog proračuna tim se morao zadovoljiti promjenjivom drvenom tračnicom.

Počnite stvaranjem figure u obliku slova L pomoću 2 bloka "x4". Donji dio L -a na koji će se montirati tračnica trebao bi biti dug otprilike 8 ". Gornji dio približno 6" visok. Izrežite još jedan blok 2 "x4" za nosač motora. Tim je upotrijebio rezervni, mali pravokutni drveni stup koji smo pronašli za stvaranje željezničkog sustava. Donja tračnica povezana je s dvije tračnice postavljene na dno motornog bloka. Ovdje je ključno upotrijebiti drvo dovoljno izdržljivo da se ne rascijepi kada se uvrne u 2 "x4" s. Tim je upotrijebio prešicu za bušenje da izbuši rupu do kraja kroz blok 2 "x4" na koji je montiran motor. Još je jedna rupa izbušena kroz gornji dio L. Dugi vijak provučen je do kraja kroz sustav. Za raspodjelu tereta svakako koristite velike podloške na oba kraja. Završni sklop montiran je na trenažer pomoću L-nosača. Između tračnice i trenažera umetnut je mali drveni blok kako bi se spriječila sklonost sustava da se savije pri velikoj napetosti. Korisno je imati nekoga tko drži sklop na mjestu prilikom postavljanja na trenerku kako bi se osiguralo pravilno poravnanje sa stražnjom gumom.

Korak 3: Uklonite stražnju gumu s bicikla i pričvrstite stražnje klinove

Da biste uklonili stražnju gumu s bicikla, najprije ispuhajte gumu. Zatim uklonite matice koje drže ležaj na stražnjem kotaču. Odvojite lanac od stražnjeg zupčanika. Ako bicikl ima stražnje kočnice, možda će biti potrebno ukloniti stražnje kočione pločice. Nakon što su kotač i guma potpuno isključeni, pomoću poluge razvucite gumu preko stranice kotača. Zadržavajući polugu između kotača i gume, neka netko okrene kotač kako bi polako otkinuo gumu. Nakon što dovršite, slijedite korake obrnutim redoslijedom kako biste vratili kotač natrag na bicikl. Prije ponovne instalacije obavezno stavite pojas oko kotača. Za postavljanje klinova prije ponovnog postavljanja pričvrsnih matica pomaknite ih preko stražnje osovine.

Korak 4: Izgradnja kruga

Krug koji se vidi na shemi dobiven je s navedene veze:

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

Krug koji smo izgradili ima dvije funkcije. Prvi je regulacija promjenjivog istosmjernog napona iz motora na konstantan izlaz od 5 V DC koji se koristi za napajanje svjetla. Drugi je korištenje razdjelnika napona za smanjenje izlaznog napona iz motora na između 0 i 5 volti. Ovaj izlaz se zatim unosi u analogni ulaz Arduino Uno koji ima ograničenje od 5V. Arduino Uno kodiran je za aktiviranje određenih svjetala pri određenom naponu. Ovaj kôd nalazi se u nastavku.

Krug prikazan na gornjoj shemi koristi se za ravnomjernu raspodjelu struje između 5 linearnih regulatora napona (lm338). Ovi se regulatori ne mogu jednostavno postaviti paralelno za raspodjelu opterećenja jer razlike u njihovim unutarnjim komponentama uzrokuju neznatno različite izlaze iz svakog. Linearni regulator koji daje najveći izlaz preuzima cjelokupno opterećenje. Korištenje gornjeg kruga stabilizira izlaze i ravnomjerno raspoređuje opterećenje. Svjetla crpe maksimalnu struju od oko 1,5 A konfiguriranu korištenjem odabranih boja (48 plava 2 crvena). Kodiranje svih svjetla bijelim bojama stvorilo bi maksimalnu potrošnju struje (3A). Napon se regulira s maksimalnih 28V na 5V. Ovo je razlika od 23V. 23V x 1,5A = 34,5 W snage koja se mora rasipati kao toplina. Zbog toga je raspodjela opterećenja između regulatora toliko važna za tim. Ako bi jedan regulator trebao preuzeti sve opterećenje, on bi premašio maksimalnu radnu temperaturu.

Prvo izgradite krug na ploči bez lemljenja. Prilično veliki kondenzator (koristili smo 2200 uF) morat će se postaviti preko izlaza motora kako bi se smanjila njegova buka. Ovo čisti ulaz koji Arduino prima i čini prikaz svjetla dosljednijim (svjetla ne trepere neispravno). Međutim, ako želite stvoriti stroj za stvaranje napadaja, uštedite 2 USD i poništite kondenzator. Zatim uključite krug razdjelnika napona. Provedite kratkospojnik od razdjelnika napona do analognog ulaza A0 Arduino Uno. Uskočite i Arduino u zemlju. Crtež pogledajte u prilogu. Dodatne informacije o ožičenju svjetla mogu se pronaći na donjoj poveznici:

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

Korak 5: Testiranje kruga

Oprema koja se vidi na laboratorijskoj klupi iznad je korisna, ali nije potrebna za ispitivanje kruga. Međutim, trebat će vam neki način za okretanje izlazne osovine istosmjernog motora. U idealnom slučaju, samo bismo koristili bicikl, ali budući da je još bio na pošti, morali smo pronaći alternativno rješenje. Pobrinite se da promijenite polaritet motora (žica za uzemljenje (crna) postaje vruća, a vruća (crvena) žica za uzemljenje)). Nakon što je sve spojeno, namjestite potenciometar u krugu dok ne dobijete izlazni napon od 5V. Za to se može koristiti bilo koji standardni voltmetar. Krug će morati biti pod velikim opterećenjem kako bi ispravno prilagodio izlazni napon. Računalni softver Arduino morat će se preuzeti za pokretanje koda za mikrokontroler. Bit će potrebno instalirati i FastLED knjižnicu. Nakon što se softver preuzme i učitate kôd na Arduino, idite na serijski monitor u gornjem desnom kutu i moći ćete promatrati ulazni napon koji Arduino Uno prima. Učinite prilagodbe da biste, ako je potrebno, kondenzirali krug što je više moguće i ponovno testirajte. Prije nego krenete naprijed, provjerite rade li sve komponente ispravno.

Korak 6: Lemite krug

Na gornjoj slici možete primijetiti da su izgrađene dvije ploče. U početku je tim planirao koristiti 10 lm338 linearnih regulatora napona, no nakon daljnjih ispitivanja utvrđeno je da je jedan krug s 5 značajan. Međutim, ploča koja nam na kraju nije bila potrebna sadržavala je razdjelnik napona, pa se i dalje koristi.

Zbog osobnih preferencija, tim je odlučio spojiti linearne regulatore na ploču. To nam je omogućilo da ih postavimo malo slobodnije i bolje podupremo velike hladnjake. Lemite sve komponente vašeg prototipa na novu ploču za lemljenje. Koristili smo permaproto ploču kako bi sklop bio točna replika pri premještanju s matične ploče bez lemljenja. Dva priključna bloka od 5 bandi korištena su za brzo isključivanje motora i svjetla.

Korak 7: Izgradite ploču za prikaz

Zaslon je napravljen u nizu koraka.

1) Ploča za prikaz sastoji se od ploče i nosača. Zaslon je izrađen od tankog drva i montiran je na postolje dimenzija 57 1/2 in 5 ft. Postolje je poduprto gredom poprečnog presjeka koja se pruža na 45 °. kut od stražnje noge do okomitog postolja. To je napravljeno pomoću drva i vijaka. Nakon završetka ploče i postolja, četiri su kotača izbušena u nosaču na svakom odgovarajućem kutu

2) Prikaz slova (C-I-T-A-D-E-L) konstruiran je odvojeno od zaslona i nosača. Slova su prvo bila nacrtana, a zatim izrezana iz pločica iverice dimenzija 8 x 12 inča. Sva su slova velika do 10 inča, različite širine. Slova su izrezana tračnom pilom za vanjske dijelove i ubodnom pilom za unutrašnjost slova.

3) Nakon što su slova izrezana, pričvršćena su na ploču tekućim čavlom. To je osiguralo da slova budu pričvršćena na ploču. Zatim su izbušene rupe u slovima pomoću 12 'bita. To bi osiguralo prikaz svjetla.

4) Zatim je zaslon obojen bijelom bojom, a slova (C-I-T-A-D-E-L) dječje plave. Zatim je na okvir ploče dodana plava obloga.

5) Slova (T-H-E) bila su naslikana na ploči na visini 4 s različitim širinama.

6) Buldog na dnu ploče naslikan je na ploču mješavinom akrilne boje. Kroz oči su izbušene rupe s 12 -milimetarskim nastavkom koji odgovaraju svjetlima.

7) Konačno, svjetla su postavljena na ploču i ploča za prikaz je bila potpuna.