Demo për Energjinë e Biçikletave (Ndërtimi): 7 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:20

Qëllimi i këtij udhëzuesi ishte krijimi i një demonstrimi interaktiv të energjisë së biçikletës për të ndezur interesin e fëmijëve në inxhinieri. Projekti funksionon si më poshtë, ndërsa një fëmijë pedalon biçikletën më shpejt, ai është në gjendje të aktivizojë më shumë drita në tabelën e ekranit, duke shkruar në fund fjalën CITADEL në dritat blu blu. Ndërsa kalorësi vazhdon të pedalojë më shpejt, atëherë ai është në gjendje të aktivizojë sytë e bulldogut si drita LED të kuqe. Gjerësia e secilit asamble nuk i kalon kurrë 30 inç për të siguruar që projekti të jetë në gjendje të përshtatet në klasa përmes çdo porte të madhësisë standarde. Tabela e ekranit është ndërtuar mbi rrota në mënyrë që të jetë lehtësisht e transportueshme. Me të gjitha materialet dhe mjetet në dispozicion, ky projekt do të zgjasë afërsisht 6 deri në 10 ditë për të përfunduar me një kosto të vlerësuar prej rreth $ 400 USD nëse ju duhet të blini të gjithë përbërësit e pajisjeve/elektrike, si dhe biçikletën.

Mjetet e përdorura: Stërvitje me energji elektrike, sharrë tavoline, bashkim pjesësh figure, stërvitje, sander, masë kasetë, kapje zëvendësuese, grup çelësash, hekur për saldim, vegël për shtypjen e telave, printer 3D, mjete të ndryshme shtëpiake (pincë, gërshërë, etj.)

Materialet e përdorura:

Pixel LED të hollë të shpërndarë 12mm Digitel RGB (fillesa prej 25) (2)

Tifoz GDSTIME 5V DC 50mm (2)

Arduino Uno

Katran 5 mm (HTD), Brez i Njëanshëm 15 mm i gjerë

Biçikletë Kent 20 "Djemtë në pritë" ose ndonjë biçikletë tjetër 20 "me kunja të pasme

Ngrohës i madh - Paketë me shumë vat (nga Sparkfun) (5)

Weathershield 2 "x4" x8 'Lëndë drusore e trajtuar me presion Everbilt 1-1/2 "(4)

Kompensatë për tabelën e ekranit (dëshironi peshë të lehtë, por disi të qëndrueshme)

Bordi i grimcave për letra

Dowels prej druri katror për këmbët e tabelës së ekranit

Paketa me vlerë të kthesës së këndit (18564)

Mbërthyes qoshe Everbilt 2”(2 pako)

Grip-Rite # 8 x 2 Vida (Modeli # PTN2S1)

Motori Skuter Elektrik 24V 250W për skuterët me rrota (Artikulli# MOT-24250B)

WIR-110, 16 Gauge Black Power Cable Wire (12 ft)

WIR-110, 16 Gauge Red Power Cable Wire (12 ft)

16-20 Gauge Wire

Rregullatori Linear i Tensionit LM338T/NOPB

Blloku i Terminalit 5 Gang (2)

Bordet e saldimit

Rezistenca 1.0 Ohm (5)

Rezistenca 5.1 kOhm (2)

Rezistencë 150 Ohm

Rezistencë 100 kOhm

Kondensator 2200 uF

Rezistencë 20 kOhm

Kondensator 200 pF

5V Diodë Zener

2N2905 Transistor ose Ekuivalent

Potenciometër 1.5k

LM308 Op-amp

Komplet Wire Jumper

Furça për Paint / Paint

Hapi 1: Ndërtimi i Trajnerit

Filloni duke prerë një copë druri 2x4x8 në dy dërrasa 28 ", dy dërrasa të tjera në 24" dhe dy të tjera në 16 ". Për këtë ju duhen dy dërrasa 2x4x8. Pritini edhe katër dërrasa shtesë me kënde 45 gradë në secilin skaj. Këto dy dërrasa duhet të jenë 10 "të gjata. Duke përdorur dërrasat 16 ", përdorni një bashkim pjesësh figure për të prerë vrimat në tabelë që janë 3" të thella dhe 1 3/4 "të gjera. Isshtë e dobishme të gjurmoni këto dimensione para se të bëni prerjen tuaj.

Merrni 2 nga tabelat 10 "dhe ngjitini ato në një nga dërrasat 16". Qëndroni në dërrasën 16 "lart djathtas dhe mbështetuni në dërrasat 10" në secilën anë të 16 "në mënyrë që ato të jenë të barabarta me dërrasën dhe dyshemenë. Përdorni vida për të fiksuar së bashku 3 dërrasat. Përsëriteni këtë proces për 16". dy dërrasa 10 ".

Shënoni qendrën 12 "të dy bordeve 24" dhe qendrën e dërrasave 16 ". Rreshtoni të dyja shenjat së bashku në mënyrë që bordi 16" të jetë i drejtë dhe i barabartë me bordin 24 "të vendosur në anën e tij. Stërvitni 2 vida në bordi 16 "në 24" dhe 2 të tjerë për secilën bord 10 "në 24". Përsëriteni këtë proces me tabelën tjetër 24 "dhe bordin 16" me bordet 10 "të bashkangjitur.

Tjetra, shënoni qendrën e tabelës në secilën prej 28 dërrasave. Bëni një shenjë tjetër 4 "në secilën anë të shenjës 14". Duhet të ketë 8 "midis këtyre 2 shenjave. Rreshtoni bordet 24 "në këto shenja me pjesën e brendshme të tabelës në shenjë. Stërvitni 2 vida në secilën për të fiksuar 3 dërrasat së bashku. Përsëriteni këtë me tabelën tjetër 28" në mënyrë që të gjitha të jenë të lidhura.

Hapi 2: Ndërtimi/lidhja e tensionit motorik

Përftimi i një mënyre të përshtatshme për të tensionuar rripin ishte diçka me të cilën ekipi luftoi. Ne kaluam disa ide të ndryshme para se të arrinim në atë që shihet më lart. Një hekurudhë rrëshqitëse metalike do të kishte qenë ideale, por për shkak të një buxheti të ulët, ekipit iu desh të merrej me një hekurudhë prej druri.

Filloni duke krijuar një figurë në formë L duke përdorur 2 blloqe "x4". Pjesa e poshtme e L në të cilën ai do të ngjitet duhet të jetë afërsisht 8 "e gjatë. Pjesa e sipërme afërsisht 6" e gjatë. Pritini një bllok tjetër 2 "x4" për montimin e motorit. Ekipi përdori një shtyllë rezervë, të vogël prej druri që gjetëm për të krijuar sistemin hekurudhor. Hekurudha e poshtme është e vendosur nga dy shina të montuara në fund të bllokut të motorit. Çelësi këtu është të përdorni dru mjaftueshëm të qëndrueshëm për të mos u ndarë kur vidheni në 2 "x4" s. Ekipi përdori një shtypi stërvitjeje për të shpuar një vrimë deri në bllokun 2 "x4" në të cilin është montuar motori. Një vrimë tjetër është shpuar përmes pjesës së sipërme të L. Një rrufe në qiell të gjatë kaloi gjatë gjithë rrugës përmes sistemit. Sigurohuni që të përdorni rondele të mëdha në të dyja anët për të shpërndarë ngarkesën. Asambleja përfundimtare u montua tek traineri duke përdorur kllapa L. Një bllok i vogël druri u fut midis hekurudhës dhe trajnerit për të parandaluar tendencën e sistemit për t'u përkulur kur jeni nën tension të lartë. Helpfulshtë e dobishme që dikush të mbajë kuvendin në vend kur e montoni atë në trajner për të siguruar shtrirjen e duhur me gomën e pasme.

Hapi 3: Hiqni gomën e pasme nga biçikleta dhe ngjitni kunjat e pasmë

Për të hequr gomën e pasme nga biçikleta, fillimisht shfryjeni gomën. Më pas hiqni arrat që mbajnë kushinetën në vend për rrotën e pasme. Shkëputeni zinxhirin nga ingranazhi i pasmë. Nëse biçikleta ka frena të pasme, mund të jetë e nevojshme të hiqni jastëkët e pasmë të frenave. Pasi rrota dhe goma të jenë fikur plotësisht, përdorni një shufër për të shtrirë gomën në anën e timonit. Ndërsa ruani shufrën midis timonit dhe gomës, bëni që dikush të kthejë timonin për ta hequr ngadalë gomën. Pasi të keni përfunduar, ndiqni hapat në mënyrë të kundërt për të riinstaluar timonin përsëri në biçikletë. Sigurohuni që të vendosni rripin rreth timonit para se të riinstaloni. Për të instaluar kunjat, rrëshqitini ato mbi boshtin e pasmë para se të riinstaloni arrat e fiksimit.

Hapi 4: Ndërtimi i qarkut

Qarku i parë në skemë është marrë nga lidhja e dhënë:

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

Qarku që ndërtuam ka dy funksione. E para është të rregulloni hyrjen e ndryshueshme të tensionit DC nga motori në një dalje konstante 5V DC të përdorur për të ndezur dritat. E dyta është të përdorni një ndarës të tensionit për të zvogëluar daljen e tensionit nga motori në mes 0 dhe 5 volt. Ky dalje më pas futet në portën hyrëse analoge të Arduino Uno e cila ka një kufi prej 5V. Arduino Uno është i koduar për të aktivizuar dritat specifike në një tension të caktuar. Ky kod jepet më poshtë.

Qarku i treguar në skemën e mësipërme përdoret për të shpërndarë rrymën në mënyrë të barabartë midis 5 rregullatorëve të tensionit linear (lm338). Këta rregullatorë nuk mund të vendosen thjesht paralelisht për të shpërndarë ngarkesën, sepse ndryshimet në përbërësit e tyre të brendshëm shkaktojnë dalje paksa të ndryshme nga secili. Rregullatori linear i cili siguron daljen më të lartë përfundon duke marrë tërësinë e ngarkesës. Përdorimi i qarkut më sipër stabilizon daljet dhe shpërndan ngarkesën në mënyrë të barabartë. Dritat tërheqin një rrymë maksimale prej rreth 1.5A të konfiguruar duke përdorur ngjyrat e zgjedhura (48 blu 2 të kuqe). Kodimi i dritave për të gjithë të bardhë do të krijojë rrymën maksimale të tërhequr (3A). Tensioni rregullohet nga një maksimum prej 28V në 5V. Ky është një ndryshim 23V. 23V x 1.5A = 34.5W fuqi që duhet të shpërndahet si nxehtësi. Kjo është arsyeja pse shpërndarja e ngarkesës midis rregullatorëve është kaq e rëndësishme për ekipin. Nëse një rregullator do të merrte të gjithë ngarkesën, ai do të tejkalonte temperaturën e tij maksimale të funksionimit.

Së pari, ndërtoni qarkun në një dërrasë buke pa saldim. Një kondensator mjaft i madh (kemi përdorur një 2200 uF) do të duhet të vendoset në të gjithë daljen e motorit për të zvogëluar zhurmën e tij. Kjo pastron hyrjen që po merr Arduino dhe e bën ekranin e dritës më të qëndrueshëm (dritat nuk ndizen në mënyrë të çrregullt). Sidoqoftë, nëse dëshironi të krijoni një makinë prodhuese të konfiskimit, kurseni 2 dollarë dhe anuloni kondensatorin. Tjetra, përfshini qarkun e ndarjes së tensionit. Drejtoni një tel kërcyes nga ndarësi i tensionit në hyrjen analoge Arduino Uno A0. Hidheni Arduinon gjithashtu në tokë. Shih vizatimin e bashkangjitur. Informacione të mëtejshme për lidhjen e dritave mund të gjenden në lidhjen më poshtë:

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

Hapi 5: Testimi i qarkut

Pajisjet e shikuara në stolin e laboratorit më sipër janë të dobishme, por nuk kërkohen për të testuar qarkun. Sidoqoftë, do t'ju duhet një mënyrë për të kthyer boshtin dalës të motorit DC. Në mënyrë ideale, ne do të kishim përdorur biçikletën, por meqenëse ishte akoma në postë, duhej të gjenim një zgjidhje alternative. Sigurohuni që të ndryshoni polaritetin e motorit (tela e tokëzuar (e zezë) bëhet e nxehtë dhe tela e nxehtë (e kuqe) bëhet e tokëzuar). Pasi të jetë lidhur gjithçka, rregulloni potenciometrin në qark derisa të merrni një tension dalës prej 5V. Çdo voltmetër standard mund të përdoret për këtë. Qarku do të duhet të jetë nën një ngarkesë të konsiderueshme për të rregulluar siç duhet daljen e tensionit. Softueri kompjuterik Arduino do të duhet të shkarkohet për të ekzekutuar kodin për mikrokontrolluesin. Biblioteka FastLED gjithashtu do të duhet të instalohet. Pasi të shkarkohet softueri dhe të ngarkoni kodin në Arduino, shkoni te monitori serik në këndin e sipërm të djathtë dhe do të jeni në gjendje të vëzhgoni hyrjen e tensionit që po merr Arduino Uno. Bëni rregullime për të kondensuar qarkun sa më poshtë që të jetë e mundur dhe provoni përsëri. Sigurohuni që të gjithë përbërësit të funksionojnë siç duhet para se të ecni përpara.

Hapi 6: Saldoni qarkun

Në foton e mësipërme mund të vini re se janë ndërtuar dy pllaka qarku. Fillimisht, ekipi planifikoi të përdorte 10 rregullatorë linearë të tensionit lm338, por pas testimeve të mëtejshme, u përcaktua se një qark me 5 ishte thelbësor. Sidoqoftë, bordi për të cilin ne përfunduam se nuk kishim nevojë përmbante ndarësin e tensionit, prandaj ai është ende i përdorur.

Nga preferencat personale, ekipi vendosi të hidhte rregullatorët linearë në tabelën e qarkut. Kjo na lejoi t'i montojmë ato pak më lirshëm dhe të mbështesim më mirë lavamanët e mëdhenj të nxehtësisë. Bashkoni të gjithë përbërësit nga prototipi juaj në tabelën tuaj të re të saldimit. Ne përdorëm një tabelë permaproto në mënyrë që qarku të ishte një kopje e saktë kur e lëviznim nga pjata e bukës pa saldim. Dy blloqe terminale 5 bandash u përdorën për të krijuar shkëputje të shpejta nga motori dhe dritat.

Hapi 7: Ndërtoni tabelën e ekranit

Tabela e ekranit u ndërtua në një seri hapash.

1) Bordi i ekranit përbëhet nga një tabelë dhe një montues. Ekrani është i ndërtuar nga druri i hollë dhe është montuar në një stendë që është 57 1/2 in me 5 ft. Mbajtësja mbështetet nga një rreze tërthore që shtrihet në 45 gradë. kënd nga këmba e pasme në qëndrimin vertikal. Kjo është ndërtuar duke përdorur dru dhe vida. Pas përfundimit të tabelës dhe stendës, katër rrota u shpuan në mal në secilin cep përkatës

2) Shfaqja e shkronjave (C-I-T-A-D-E-L) u ndërtuan veçmas nga ekrani dhe montimi. Shkronjat fillimisht u vizatuan dhe më pas u prenë nga pllakat e dërrasave të grimcave që ishin 8 në x 12 in. Shkronjat janë të gjitha me madhësi 10 në lartësi, me gjerësi të ndryshme. Shkronjat u prenë me një sharrë për pjesën e jashtme dhe një bashkim pjesësh figure për pjesën e brendshme të shkronjave.

3) Pasi u prenë shkronjat ato u ngjitën në tabelë me gozhdë të lëngshme. Kjo siguroi që letrat të siguroheshin në tabelë. Tjetra, vrimat u shpuan në shkronja duke përdorur një bit 12 '. Kjo do të sigurohej që Dritat të shfaqeshin.

4) Tjetra, ekrani u pikturua i bardhë dhe shkronjat (C-I-T-A-D-E-L) u pikturuan në foshnjë blu. Një zbukurim blu u shtua më pas në kornizën e tabelës.

5) Shkronjat (T-H-E) u pikturuan në tabelë të gjitha në një lartësi 4 me gjerësi të ndryshme.

6) Bulldogu në fund të tabelës u pikturua në dërrasë duke përdorur një përzierje të bojës akrilike. Vrimat u shpuan përmes syve me një copë 12 mm për të përshtatur dritat.

7) Së fundi, dritat u vendosën në tabelë dhe tabela e ekranit ishte e plotë.