Lični PowerPlant: 27 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:09

Lični powerPlant je prijenosni uređaj koji koristi električnu energiju kroz solarnu ćeliju i generator ručne radilice u NiMH bateriju. Uređaj također uključuje vizualni multimetar koji prati količinu uskladištene energije. Lični powerPlant se može koristiti za napajanje aplikacija do 8V na 70 mA. Dizajnirali: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell sa Mike Dory @ Eyebeam za Radionicu alternativne energije 06.06.2013eyebeam ********

Korak 1: Materijali

Elektronika Za sklop pogonskog postrojenja1 - Koračni motor (japanski servo KP4M4-029 12VDC) 1 - Solarni panel (8V) 1 - NiMH baterija (7,2V, 70 mA) 8 - 1N4001 Diode3 - Stezaljke 1 - 5 -polni muški zaglavlje 18 ili 20 puna žica (crvena, crna, plava, zelena) Za vizuelni multimetar1 - crvena LED, 1.5V1 - žuta LED, 1.5 V1 - zelena LED, otpornik 1.5 V1 - 100 Ohm1 - 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 prototipna ploča1 - Dijagram štampane ploče (preuzmite pdf ispod) Shematski dijagram kola za referencu (preuzmite pdf ispod) Predložak kućišta dijelova (preuzmite dwg/pdf ispod) 1 - 3,5 "x3,5" x4,5 "Akrilna kutija1 - 3/16" x1 "Vezni stub sa vijkom3 - 3/16" x1/4 "Vezni stub sa vijkom3 - #10 SAE podloška2 - #4 vijka za vijke za stroj Predložak zupčanika (opcionalno, preuzmite dwg/pdf dolje) 1 - 4 "x5" x1/8 "lima pleksiglas za zupčanike (opcionalno) Oprema LemilicaLamačMultimetarŽipač za skidanje odvijača (Phillips i Flathea d) Exacto nož i oštrica Mjesta za pronalaženje potrepština: Home DepotRadio ShackContainer StoreElektronika GoldmineSolarboticsJameco Electronics

Korak 2: Dijagram štampane ploče

Odštampajte kopiju dijagrama štampane 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 ispod. Diode moraju biti umetnute u smjeru naznačenom na dijagramu štampane ploče; u suprotnom neće pravilno funkcionirati. Postavljanjem 4 diode kako je naznačeno ispravljate (okretanje snage iz 2 faze 4 -faznog koračnog motora iz izmjenične u istosmjernu struju) Zavojnica 1.

Korak 4: Ispravljač zavojnice 2

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

Korak 5: Zavojnice 1 i 2 žice i zaglavlje

Odrežite dva komada plave žice i dva zelene žice pomoću skidača žice. Skinite svaki kraj svakog komada žice. Umetnite žicu na mjesto kao što je prikazano.

Umetnite 5 -polni muški 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 veze kako je prikazano na dijagramu ispisane ploče sa vašim lemilicom i lemljenjem. Lakše je lemiti ako su žice prethodno ukrštene. Priključite veze s dobrom količinom lema. Izbjegavajte hladne spojeve (kada lem izgleda mat).

Korak 7: Dovršite krug koračnog motora (generatora)

Kada završite sa lemljenjem kruga koračnog motora (generatora), stražnja strana ploče za izradu prototipa trebala bi se pojaviti kao što je prikazano.

Korak 8: Terminali

Umetnite 2 terminala, jedan na oba kraja ploče za izradu prototipa u smjeru kako je prikazano. Ako su perforacije premale, upotrijebite Exacto nož za povećanje rupe. Odrežite dvije žice duljine 3 (bilo koje boje) i upotrijebite skidače žica za potpuno skidanje žica. Ove žice će prolaziti sa suprotne strane ploče za izradu prototipa (s bakrenim lemnim prstenovima), od pozitivne do pozitivne strane svakog priključka i 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 solarni panel.

Korak 9: Lemljeni terminali

Okrenite ploču za izradu prototipa. Ogoljene žice umetnite u rupe kako je naznačeno (pogledajte dijagram štampane ploče s druge strane po cijelom dijelu). Žice se mogu uvući, a zatim ponovo 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. Ovo spaja ispravljače 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. Okretanje vratila ručno 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 bili sigurni da je sve u potpunosti lemljeno i povezano jedno s drugim. Nasuprot tome, provjerite da veze koje ne bi trebale dodirivati nisu zajedno. 2) Uvjerite se da su sve diode usmjerene u odgovarajućem smjeru kako je naznačeno na dijagramu odštampane ploče. 3) Provjerite jesu li vodiči motora pravilno umetnuti - crnu žicu s motora ne smijete stavljati ni na jedan zavojnicu 1 i 2.

Korak 11: Vizuelni 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 odštampane ploče, a prema ključu kako je prikazano na dnu. Brojevi u ključu će odgovarati brojevima odštampanim na zener diodama. Umetnite otpornike u utore odgovarajuće boje (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 (narandžastu).

Korak 12: Vizuelni multimetar za lemljenje

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

Korak 13: Testiranje vizuelnog 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 lampica će svijetliti samo iznad ~ 9,2 volti. Za ovu aplikaciju korištena je baterija od 7,2 V i 70 mA. Ako crvena LED lampica svijetli, baterija je puna. Ne nastavljajte puniti bateriju sa upaljenom crvenom LED lampicom, jer se u suprotnom može prekomjerno napuniti i pokvariti. Ako ne vidite rezultate, evo nekoliko savjeta za rješavanje problema: 1) Provjerite sve veze lemljenja kako biste bili sigurni da je sve u potpunosti lemljeno i povezano jedno s drugim. Nasuprot tome, provjerite da veze koje ne bi trebale dodirivati nisu zajedno. 2) Uverite se da su sve zener diode usmerene u pravom smeru kao što je naznačeno na dijagramu štampane ploče. 3) Provjerite brojeve na zener diodama kako biste bili sigurni da su u ispravnom redoslijedu kako je naznačeno na dijagramu odštampane ploče. *Na ovoj slici smo 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 dugačke crne žice. Skinite oba kraja svake žice. Umotajte jedan kraj crvene žice i jedan kraj crne žice u žice trenutnog prekidača. Umotajte jedan kraj crvene žice i jedan kraj crne žice u izvode terminala. Lemite 4 žice na elektrode. Trenutni prekidač će uključiti vizualni multimetar, a terminal će se koristiti kao izlaz za osobni powerPlant.

Korak 15: Lemljeni solarni panel

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

Korak 16: Slučaj: Otvori

Koristite priloženi predložak kućišta (koji se može preuzeti u koraku 1) da odredite i izrežete rupe potrebne za komponente. Koristili smo laserski rezač za precizno ocjenjivanje rupa (budući da ova vrsta akrila ne voli da se probija na laserskom rezaču), a zatim u skladu s tim izbušili rupe.

Korak 17: Zupčanici (opcionalno)

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

Koristite 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 preciznije. Budući da ovi zupčanici imaju male zupčanike, ne preporučujemo ručno rezanje. Alternativa ovom kompletu zupčanika je kupovina gotovih zupčanika.

Korak 18: Kućište: koračni motor i mali zupčanik

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

Korak 19: Kućište: Veliki zupčanik (opcionalno)

Umetnite stub veznog vijka 3/16 "x1" između kućišta i velikog zupčanika u otvor na rubu velikog zupčanika, kao što je prikazano. Namotajte komad u stub. Ovo će biti ručica za okretanje stupnja prijenosa.

Zatim umetnite stup vijka za vezivanje 3/16 "x1/4" unutar kutije i kroz otvor kao što je prikazano. Postavite jednu podlošku SAE #10 na stub, 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 kutiju 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. Zavijte vijke u odgovarajuće stubove.

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 učvršćivanje kruga u unutrašnjosti kućišta nakon što su spojeni vodiči iz baterije, solarne ćelije, koračnog motora i izlaznog priključka. Pazite da ne zalijepite nikakve lemljene veze.

Stavite bateriju na dno kućišta, pored koračnog motora, kako je prikazano. Osigurajte 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 elektrode na terminal baterije na poleđini.

Korak 24: Prekidač za lemljenje

Umetnite vodove od prekidača u utore kako je označeno (centar slike). Imajte na umu da pozitivan i negativan položaj nisu bitni za prekidač.

Leme obavezno zalemite kako je naznačeno na dijagramu štampane 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 zavrtnje i proverite da li su provodnici čvrsto pričvršćeni.

Korak 26: Priključite NiMH bateriju

Otpustite vijke na terminalu NiMH baterije. Umetnite vodove iz NiMH baterije u otvore terminala s pozitivnim i negativnim položajem kako je naznačeno. Pritegnite zavrtnje i proverite da li su provodnici čvrsto pričvršćeni.

Korak 27: Završeno

Testirajte svoj lični powerPlant da vidite kako radi!

Okrenite ručicu nakratko, a zatim pritisnite dugme 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 sa powerPlant -om, pogledajte što možete! Prilagodite svoj powerPlant svojim potrebama. John O'Malley je promijenio brzinu za opremu na svom biciklu (pogledajte slike ispod). Zabavi se!