Osobni PowerPlant: 27 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:38

Osobni powerPlant prijenosni je uređaj koji napaja električnu energiju kroz solarnu ćeliju i generator ručne radilice, u NiMH bateriju. Uređaj također uključuje vizualni multimetar koji prati količinu uskladištene energije. Osobni powerPlant može se koristiti za napajanje aplikacija do 8V na 70 mA. Dizajnirali: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell s Mikeom Doryjem @ Eyebeam za Radionicu alternativne energije 06.06 23.07eyebeam ********

Korak 1: Materijali

Elektronika Za sklop pogonskog sklopa1 - Koračni motor (japanski servo KP4M4-029 12VDC) 1 - Solarni panel (8V) 1 - NiMH baterija (7,2 V, 70 mA) 8 - 1N4001 Diode3 - Stezaljke 1 - 5 -polni muški zaglavlje 18 ili 20 puna žica (crvena, crna, plava, zelena) Za vizualni multimetar1 - Crvena LED, 1.5V1 - Žuta LED, 1.5 V1 - Zelena LED, 1.5 V1 - 100 Ohm otpornik1 - 150 Ohm otpornik1 - 1N4730 (3.9V) zener dioda1 - 1N4733 (5.1V) zener dioda1 - 1N4737 (7.5V) zener dioda1 - trenutni prekidač Hardver 1 - 2.5 "x1.75" PCB prototipska ploča1 - Dijagram tiskane ploče (preuzmite pdf ispod) Shematski dijagram kola za referencu (preuzmite pdf ispod) Predložak kućišta dijelova (preuzmite dwg/pdf u nastavku) 1 - 3,5 "x3,5" x4,5 "Akrilna kutija1 - 3/16" x1 "Vezni stup s vijkom3 - 3/16" x1/4 "Vezni stup s vijkom3 - #10 SAE podloška2 - #4 vijka za strojne vijke Predložak zupčanika (opcionalno, preuzmite dwg/pdf u nastavku) 1 - 4 "x5" x1/8 "lima pleksiglas za zupčanike (opcionalno) Oprema LemilicaLamačMultimetarŽica za skidanje odvijača Odvijači (Phillips i Flathea d) Exacto nož i oštrica Mjesta za pronalaženje potrepština: Home DepotRadio ShackContainer StoreElektronika GoldmineSolarboticsJameco Electronics

Korak 2: Dijagram tiskane ploče

Ispišite kopiju dijagrama tiskane ploče i izrežite je. Dijagram postavite sa strane ploče za izradu prototipa PCB -a bez bakrenih lemnih prstenova. Dijagram će vam pokazati kako postaviti komponente s jedne strane, a s druge ćete lemiti komponente na ploču za izradu prototipa.

Korak 3: Ispravljač zavojnice 1

Umetnite 4 diode 1N4001 na mjesto kao što je prikazano u nastavku. Diode moraju biti umetnute u smjeru naznačenom na dijagramu tiskane ploče; u protivnom neće pravilno funkcionirati. Postavljanjem 4 diode kako je naznačeno ispravljate (okretanje snage iz 2 faze 4 -faznog koračnog motora s izmjenične na istosmjernu struju) Zavojnica 1.

Korak 4: Ispravljač zavojnice 2

Umetnite još 4 1N4001 diode na mjesto kao što je prikazano dolje. Postavljanjem ove 4 diode kako je naznačeno ispravljate (okretanje snage iz 2 faze 4 -faznog koračnog motora s izmjenične na istosmjernu struju) Zavojnica 2.

Korak 5: Zavojnice 1 i 2 žice i zaglavlje

Striperima za žicu izrežite dva komada plave žice i dva zelene žice. Skinite svaki kraj svakog komada žice. Umetnite žicu na mjesto kao što je prikazano.

Umetnite 5 -polno muško zaglavlje kako je prikazano, s kratkom stranom igala okrenutom prema dolje u ploču za izradu prototipa. Ovdje će motor biti spojen na krug.

Korak 6: Lemljenje

Okrenite ploču i počnite lemiti spojeve kako je prikazano na dijagramu tiskane ploče lemilicom i lemljenjem. Lakše je lemiti ako su žice prethodno ukrštene. Spojite spojeve s dobrom količinom lema. Izbjegavajte hladne spojeve (kada lem izgleda mat).

Korak 7: Dovršite krug koračnog motora (generatora)

Kad završite s lemljenjem kruga koračnog motora (generatora), stražnja strana ploče za izradu prototipa trebala bi se pojaviti kako je prikazano.

Korak 8: Terminali

Umetnite 2 priključka, jedan na oba kraja ploče za izradu prototipa u smjeru kako je prikazano. Ako su perforacije premale, povećajte otvor pomoću Exacto noža. Odrežite dvije žice duljine 3 (bilo koje boje) i pomoću žica za skidanje žica potpuno ogolite žice. Te će žice prolaziti sa suprotne strane ploče za izradu prototipa (s bakrenim lemnim prstenovima), od pozitivne do pozitivne strane svakog priključka i od negativne do negativna strana svakog terminala. Levi terminal će se koristiti za unos žica za bateriju. Desni terminal će se koristiti za unos žica za solarnu ploču.

Korak 9: Lemljeni terminali

Okrenite ploču za izradu prototipa. Ogoljene žice umetnite u rupe kako je naznačeno (pogledajte dijagram tiskane ploče s druge strane u cijelom dijelu). Žice se mogu uvući, a zatim ponovno izvući kako bi se što više približile terminalu i držale na mjestu kako je prikazano. Lemiti dva sjeverna i dva južna čvora ispravljača za zavojnicu 1 i 2 na otvorene žice koje vode od terminala do terminala. Time se ispravljači spajaju s stezaljkama kako bi se dovršio krug koračnog motora (generatora). Otvorene žice držite dalje od ostalih priključaka.

Korak 10: Testiranje

Sada ste spremni testirati krug koračnim motorom kako biste bili sigurni da su sve vaše veze pravilno lemljene i da su sve komponente pravilno postavljene.

Umetnite vodiče koračnog motora u 5 -polno muško zaglavlje. Crni provodnik koračnog motora trebao bi biti postavljen na iglu koja nije označena zavojnicom 1 ili zavojnicom 2. Koristite multimetar (postavljen na istosmjerni napon) za mjerenje napona koji generator proizvodi pri okretanju vratila. Pozitivnu (crvenu) sondu multimetra postavite na pozitivni vijak bilo kojeg priključka, a negativnu (crnu) sondu na negativni vijak istog priključka. Ručno okretanje vratila trebalo bi popustiti u blizini 4-8 volti. Ako ne vidite rezultate, evo nekoliko savjeta za rješavanje problema: 1) Provjerite sve veze lemljenja kako biste provjerili je li sve u potpunosti lemljeno i spojeno jedno s drugim. Nasuprot tome, provjerite jesu li veze koje se ne smiju dodirivati zajedno. 2) Uvjerite se da su sve diode usmjerene u odgovarajućem smjeru kako je naznačeno na dijagramu tiskane ploče. 3) Provjerite jesu li vodiči motora ispravno umetnuti - crnu žicu s motora ne smijete stavljati ni na jedan zavojnicu 1 i 2 zavojnice.

Korak 11: Vizualni multimetar

Ugrađeni vizualni multimetar omogućit će vam da vidite koliko je energije pohranjeno iz alternativnih izvora energije bez potrebe za korištenjem multimetra.

Umetnite zener diode u odgovarajućem smjeru kako je prikazano na dijagramu tiskane ploče, a prema ključu kako je prikazano na dnu. Brojevi u ključu odgovarat će brojevima ispisanim na zener diodama. Umetnite otpornike u utore odgovarajućih boja (u ovom slučaju smjer nije bitan). Odrežite jedan komad crne žice i skinite oba kraja, umetnite pored otpornika kao što je prikazano. Zatim umetnite tri LED diode redom kako je prikazano: zelenu, žutu, crvenu (narančastu).

Korak 12: Vizualni multimetar za lemljenje

Okrenite ploču za izradu prototipa i lemite vizualni multimetar na mjesto kako je naznačeno. Pogledajte dijagram tiskane ploče na poleđini. Ukrstite žice kako biste ih držali na mjestu i olakšali lemljenje. Izbjegavajte hladne spojeve (mat izgleda). Neka veze budu odvojene jer ne bi trebale biti zajedno jer je ovo područje dobro organizirano.

Korak 13: Testiranje vizualnog multimetra

Testirajte vizualni multimetar da biste se uvjerili da radi.

Postavite vodiče koračnog motora na muško zaglavlje. Okrenite osovinu koračnog motora (generatora) i pogledajte kako LED diode odgovaraju. Zeleno svjetlo označava napon do ~ 5,6, žuto svjetlo označava napon do ~ 6,8. Obje LED diode mjere napon ovisno o njihovoj svjetlini. Na primjer, ako baterija drži 6,1 V, tada će zeleno svjetlo biti svijetlo, a žuto će biti prigušeno. Crvena (ovdje prikazana narančasta) LED svijetlit će samo iznad ~ 9,2 volta. Za ovu primjenu koristi se baterija od 7,2 V i 70 mA. Ako svijetli crvena LED dioda, baterija je puna. Ne nastavljajte puniti bateriju sa upaljenom crvenom LED diodom, jer se u protivnom može prekomjerno napuniti i pokvariti. Ako ne vidite rezultate, evo nekoliko savjeta za rješavanje problema: 1) Provjerite sve veze lemljenja kako biste provjerili je li sve u potpunosti lemljeno i spojeno jedno s drugim. Nasuprot tome, provjerite jesu li veze koje se ne smiju dodirivati zajedno. 2) Pazite da sve zener diode budu usmjerene u odgovarajućem smjeru kako je naznačeno na dijagramu tiskane ploče. 3) Provjerite brojeve na zener diodama kako biste bili sigurni da su u ispravnom redoslijedu kako je naznačeno na dijagramu tiskane ploče. *Na ovoj smo slici dodali prekidač i rano priključili bateriju (a zatim ih uklonili) da vidimo kako radi. To nije potrebno, ali je zabavno.

Korak 14: Trenutni prekidač i terminal za lemljenje

Izrežite 2 dugačke crvene žice i dvije duge crne žice. Skinite oba kraja svake žice. Zamotajte jedan kraj crvene žice i jedan kraj crne žice na žice trenutnog prekidača. Zamotajte jedan kraj crvene žice i jedan kraj crne žice na vodiče priključka. Lemite 4 žice na elektrode. Trenutni prekidač uključit će vizualni multimetar, a terminal će se koristiti kao izlaz za osobni powerPlant.

Korak 15: Solarna ploča za lemljenje

Izrežite 2 dugačke žice, jednu crvenu i jednu crnu. Skinite oba kraja svake žice sa skidačima žica. Zalemite jedan kraj crne žice na negativni vod na solarnoj ploči (na ploči mora biti označeno s "-"). Lemite jedan kraj crvene žice na pozitivni vod na solarnoj ploči (na ploči bi trebalo biti označeno sa "+").

Korak 16: Slučaj: Otvori

Pomoću priloženog predloška kućišta (koji se može preuzeti u koraku 1) odredite i izrežite rupe potrebne za komponente. Laserski rezač upotrijebili smo za preciznost rupa (budući da ova vrsta akrila ne voli probijanje na laserskom rezaču), a zatim u skladu s tim izbušili rupe.

Korak 17: Gears (izborno)

Ovaj korak nije nužan, ali je lijep dodatak osobnom powerPlantu. Zupčanici pomažu bržem okretanju osovine koračnog motora, dajući veću snagu.

Upotrijebite priloženi predložak zupčanika (preuzmite u koraku 1) da izrežete mali i veliki zupčanik na list pleksiglasa dimenzija 4 "x5" x1/8 ". Koristili smo laserski rezač jer je to mnogo točniji. Budući da ti zupčanici imaju male zupčanike, ne preporučujemo ručno rezanje. Alternativa ovom kompletu zupčanika je kupnja gotovih zupčanika.

Korak 18: Slučaj: koračni motor i mali zupčanik

Umetnite koračni motor u kućište kako je prikazano vijcima motora okrenutim van kutije. Pričvrstite vijke na kućište s 2 #4 vijka za stroj. Postavite podlošku #10 na vratilo motora koji izlazi iz kutije, a zatim stavite mali zupčanik (opcionalno) na vrh kako je naznačeno.

Korak 19: Kućište: Veliki zupčanik (nije obavezno)

Umetnite stup vijka za vezanje 3/16 "x1" između kućišta i velikog zupčanika u rupu na rubu velikog zupčanika, kao što je prikazano. Umotajte špijun u post. Ovo će biti ručka za okretanje stupnja prijenosa.

Zatim umetnite stup vijka za vezanje 3/16 "x1/4" unutar kutije i kroz otvor kao što je prikazano. Postavite jednu podlošku #10 SAE na stup, a zatim postavite veliki zupčanik na vrh. Završite namotavanjem vijka u stub. Testirajte zupčanik s ručkom kako biste vidjeli kako glatko rade!

Korak 20: Slučaj: Solarni panel

Umetnite solarnu ploču u okvir kao što je prikazano tako da je ćelija okrenuta prema van. Uzmite stupove s dva vijka za vezivo 3/16 "x1/4" i gurnite po jednu podlošku #10 SAE na svaki. Stavite stupove unutar kućišta i gurnite ih kroz rupe s obje strane solarne ploče. Uvijte vijke u odgovarajuće stupove.

Korak 21: Slučaj: Prekidač i terminal

Umetnite trenutni prekidač i terminal u otvore kako je prikazano. Kablovi bi trebali biti unutar kućišta.

Korak 22: Slučaj: Ploča za izradu prototipa i baterija

Postavite svoju ploču za izradu prototipova s gotovim sklopovima unutar kutije kako je naznačeno. Pjenasta traka može se koristiti za pričvršćivanje kruga s unutarnje strane kućišta nakon što su spojeni vodiči iz baterije, solarne ćelije, koračnog motora i izlaznog priključka. Pazite da ne zalijepite lemljene spojeve.

Stavite bateriju na dno kućišta, pored koračnog motora, kako je prikazano. Učvrstite pjenom trakom nakon što su vodiči spojeni na strujno kolo.

Korak 23: Izlazni terminal lemljenja

Pozitivne (crvene) i negativne (crne) vode izlaznog priključka umetnite u ploču za izradu prototipa u odgovarajuće utore, kako je naznačeno. Lemite žice do priključka baterije na stražnjoj strani.

Korak 24: Prekidač za lemljenje

Umetnite vodove od sklopke u utore kako je označeno (središte slike). Imajte na umu da pozitivan i negativan položaj nisu važni za prekidač.

Leme obavezno zalemite kako je naznačeno na dijagramu tiskane ploče.

Korak 25: Pričvrstite solarnu ploču

Otpustite vijke na terminalu solarne ploče. Umetnite vodove iz solarne ploče u otvore terminala s pozitivnim i negativnim položajem kako je naznačeno. Pritegnite vijke i provjerite jesu li vodiči čvrsto pričvršćeni.

Korak 26: Priključite NiMH bateriju

Otpustite vijke na terminalu za NiMH bateriju. Umetnite vodove iz NiMH baterije u otvore terminala s pozitivnim i negativnim položajem kako je naznačeno. Pritegnite vijke i provjerite jesu li vodiči čvrsto pričvršćeni.

Korak 27: Završeno

Testirajte svoj osobni powerPlant da vidite kako radi!

Okrenite ručicu nakratko, a zatim pritisnite gumb na prekidaču i gledajte kako vizualni multimetar prikazuje količinu energije koju baterija ima. Postavite powerPlant na sunce i pratite koliko energije prikuplja. Zatim upotrijebite powerPlant za napajanje uređaja. Pokrenuli smo naš mini arduino s powerPlant -om, pogledajte što možete! Prilagodite svoj powerPlant svojim potrebama. John O'Malley promijenio je brzine za opremu na svom biciklu (vidi slike ispod). Zabavi se!