Demo energije bicikla (izrada): 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Svrha ovog Instructable -a 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 okretati 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 koji otvor standardne veličine. Ploča za prikaz izgrađena je na kotačima tako da se lako prenosi. Uz sve dostupne materijale i alate, ovaj projekt će 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 trake, hvataljke, set ključeva, lemilica, alat za presovanje žice, 3D pisač, razni kućanski alati (kliješta, škare itd.)

Korišteni materijali:

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

GDSTIME 5V DC 50mm 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 - Paket više vata (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 izlaganje

Paket vrijednosti ugaonih podupirača (18564)

Everbilt 2”teški kutni podupirač (2 pakovanja)

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

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

WIR-110, crna žica za napajanje crne boje 16 kalibra (12 stopa)

WIR-110, crvena žica za napajanje od 16 mjerača (12 stopa)

16-20 žica za merenje

LM338T/NOPB Linearni regulator napona

Priključni blok 5 bandi (2)

Lemljene ploče

1.0 Ohm otpornici (5)

5.1 kOhm otpornici (2)

150 Ohm Resistor

100 kOhm otpornik

2200 uF kondenzator

Otpornik od 20 kOhm

200 pF kondenzator

5V Zener dioda

2N2905 Tranzistor ili ekvivalent

Potenciometar 1,5k

LM308 Op-pojačalo

Komplet žičane spojnice

Boje / Četke za bojenje

Korak 1: Izgradnja trenera

Počnite s rezanjem 2x4x8 komada drva na dvije daske od 28 ", još dvije daske po 24" i još dvije po 16 ". Za to će vam trebati dvije daske 2x4x8. Izrežite dodatne četiri ploče s uglovima od 45 stepeni na svakom kraju. Ove dvije ploče trebaju biti dugačke 10 inča. 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. Postavite ploču od 16 "desno i naslonite ploče od 10" na svaku stranu 16 "tako da budu u ravnini s daskom i podom. Upotrijebite vijke za pričvršćivanje 3 ploče zajedno. Ponovite ovaj postupak za preostalih 16" i dve ploče od 10 ".

Označite središnju oznaku od 12 "na obje ploče od 24" 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 sa drugom pločom od 24 "i pločom od 16" sa pričvršćenim pločama od 10 ".

Zatim označite središte ploče na svakoj od 28 "ploča. Napravite još jednu oznaku 4" sa svake strane oznake 14 ". Trebalo bi biti 8" između ove 2 oznake. 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 pronalaženjem odgovarajućeg načina zatezanja pojasa. Prošli smo kroz nekoliko različitih ideja prije nego što smo došli do gore navedenog. Metalna klizna šina bila bi idealna, ali zbog niskog budžeta tim se morao zadovoljiti promjenjivom drvenom šinom.

Počnite stvaranjem figure u obliku slova L pomoću 2 bloka "x4". Donji dio L -a na koji će se montirati tračnica trebao bi biti dugačak 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 sistema. Donja šina opkoljena je s dvije šine postavljene na dno motornog bloka. Ključ ovdje je korištenje drveta dovoljno izdržljivog da se ne cijepa pri uvrtanju u 2 "x4" s. Tim je upotrijebio bušilicu za bušenje rupe do kraja kroz blok 2 "x4" na koji je montiran motor. Još jedna rupa je izbušena kroz gornji dio L. Dug vijak je provučen cijelim sistemom. Za raspodjelu tereta obavezno koristite velike podloške na oba kraja. Završni sklop montiran je na trenažer pomoću L-konzola. Između šine i trenažera umetnut je mali drveni blok kako bi se spriječila sklonost sistema da se savije kada je pod visokim naponom. Korisno je imati nekoga ko drži sklop na mjestu dok ga montirate na trenažer kako biste osigurali 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 bočne strane kotača. Dok držite polugu između kotača i gume, neka netko okrene kotač kako bi polako otkinuo gumu. Kada završite, slijedite korake obrnutim redoslijedom da biste vratili kotač natrag na bicikl. Prije ponovne instalacije obavezno stavite pojas oko kotača. Da biste postavili klinove, prevucite ih preko stražnje osovine prije ponovnog postavljanja pričvrsnih matica.

Korak 4: Izgradnja kruga

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

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

Krug koji smo izgradili ima dvije funkcije. Prvi je da se regulira ulazni promjenjivi istosmjerni napon iz motora na konstantan 5 V istosmjerni izlaz 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 je kodiran za aktiviranje određenih svjetala na određenom naponu. Ovaj kôd se nalazi ispod.

Krug prikazan na gornjoj shemi koristi se za ravnomjernu raspodjelu struje između 5 linearnih regulatora napona (lm338). Ovi regulatori se ne mogu jednostavno postaviti paralelno za raspodjelu opterećenja jer razlike u njihovim unutrašnjim komponentama uzrokuju neznatno različite izlaze iz svakog. Linearni regulator koji pruža najveći izlaz na kraju preuzima cijelo 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 svjetala u bijelo stvorilo bi maksimalnu potrošnju struje (3A). Napon se smanjuje 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, napravite 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 svjetlosni prikaz konzistentnijim (svjetla ne trepere nepravilno). Međutim, ako želite stvoriti stroj za stvaranje napada, uštedite 2 USD i poništite kondenzator. Zatim uključite krug razdjelnika napona. Provedite kratkospojnik od razdjelnika napona do Arduino Uno analognog ulaza A0. Uskočite Arduino u zemlju. Pogledajte crtež u prilogu. Dodatne informacije o povezivanju svjetala možete 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, podesite potenciometar u krugu dok ne dobijete izlazni napon od 5V. Za to se može koristiti bilo koji standardni voltmetar. Krug će morati biti pod značajnim opterećenjem kako bi pravilno podesio izlazni napon. Računalni softver Arduino bit će potrebno preuzeti za pokretanje koda za mikrokontroler. Biće potrebno instalirati i FastLED biblioteku. Nakon preuzimanja softvera i postavljanja koda 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 ponovo testirajte. Uverite se da sve komponente pravilno funkcionišu pre nego što krenete napred.

Korak 6: Lemite krug

Na gornjoj slici možete primijetiti da su izgrađene dvije ploče. Prvobitno je tim planirao koristiti linearne regulatore napona od 10 lm338, ali su nakon daljnjih ispitivanja utvrdili da je jedno kolo sa 5 značajno. Međutim, ploča koja nam na kraju nije trebala sadrži 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 podržimo velike hladnjake. Lemite sve komponente vašeg prototipa na novu ploču za lemljenje. Koristili smo permaproto ploču kako bi kolo bilo 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

Ploča za prikaz napravljena je u nizu koraka.

1) Ploča za prikaz sastoji se od ploče i nosača. Ekran je izrađen od tankog drveta i montiran je na postolje veličine 57 1/2 inča na 5 stopa. Postolje je podržano gredom poprečnog presjeka koja se proteže na 45 stepeni. ugao od zadnje noge do vertikalnog postolja. Ovo je konstruirano pomoću drveta i vijaka. Nakon završetka ploče i postolja, četiri točka su izbušena u nosaču na svakom odgovarajućem uglu

2) Prikaz slova (C-I-T-A-D-E-L) konstruisan je odvojeno od ekrana i nosača. Slova su prvo nacrtana, a zatim izrezana iz pločica iverice dimenzija 8 x 12 inča. Sva slova su veličine do 10 inča, različite širine. Slova su izrezana trakom za vanjsku upotrebu i ubodnom pilom za unutrašnjost slova.

3) Nakon što su slova izrezana, pričvršćena su na ploču tekućim ekserom. Ovo je osiguralo da slova budu pričvršćena na ploču. Zatim su izbušene rupe u slovima pomoću bita od 12 '. Ovo bi osiguralo da se svjetla prikažu.

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

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

6) Buldog na dnu ploče naslikan je na dasku mješavinom akrilne boje. Kroz oči su izbušene rupe sa 12 mm nastavkom koji odgovaraju svjetlima.

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