Jalgratta energia demo (koostamine): 7 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Selle juhendi eesmärk oli luua interaktiivne jalgrattaenergia tutvustus, et äratada lastes huvi tehnika vastu. Projekt töötab järgmiselt: kui laps pedaalib jalgratast kiiremini, suudab ta ekraaniplaadil rohkem tulesid aktiveerida, kirjutades lõpuks sinistes LED -tuledes sõna CITADEL. Kuna rattur jätkab kiiremini pedaalimist, on tal seejärel võimalik punaste LED -tuledena buldogi silmad aktiveerida. Iga komplekti laius ei ületa kunagi 30 tolli, et projekt saaks klassiruumidesse sobida mis tahes standardsuurusega ukseava kaudu. Ekraaniplaat on ehitatud ratastele, nii et seda on lihtne transportida. Kui kõik materjalid ja tööriistad on saadaval, kulub selle projekti lõpuleviimiseks umbes 6 kuni 10 päeva, mille eeldatav maksumus on umbes ~ 400 USD, kui peate ostma kõik riistvara/elektrilised komponendid ja jalgratta.

Kasutatavad tööriistad: puur, lauasaag, pusle, puuripress, lihvimismasin, mõõdulint, kruvikeeraja, pistikupesa mutrivõtmete komplekt, jootekolb, traadipressi tööriist, 3D -printer, mitmesugused majapidamistööriistad (tangid, käärid jne)

Kasutatud materjalid:

12 mm hajutatud õhuke Digitel RGB LED -pikslid (25) (2)

GDSTIME 5V DC 50mm ventilaator (2)

Arduino Uno

5 mm (HTD) samm, 15 mm laiune ühepoolne vöö

Kent 20 -tolline poiste varitsusratas või mõni muu 20 -tolline jalg tagumiste tihvtidega

Suur jahutusradiaator - mitme vatti pakett (firmalt Sparkfun) (5)

Ilmastikukilp 2”x4” x8”survetöödeldud saematerjal Everbilt 1-1/2” (4)

Vineer kuvarile (soovite kerget, kuid mõnevõrra vastupidavat)

Puitlaastplaat tähtede jaoks

Ruudukujulised puidust tüüblid lauajalgade kuvamiseks

Nurgaklambrite väärtuspakett (18564)

Everbilt 2 -tolline raskeveokite nurgaklamber (2 pakki)

Grip-Rite # 8 x 2”kruvid (mudel # PTN2S1)

24V 250W elektriline tõukeratta mootor rihmarataste jaoks (kirje# MOT-24250B)

WIR-110, 16 gabariidiga must toitekaabli traat (12 jalga)

WIR-110, 16 gabariidiga punane toitekaabli traat (12 jalga)

16-20 gabariitraat

LM338T/NOPB lineaarne pingeregulaator

5 -osaline klemmiplokk (2)

Jooteplaadid

1,0 oomi takistid (5)

5,1 kOhm takistid (2)

150 oomi takisti

100 kOhm takisti

2200 uF kondensaator

20 kOhm takisti

200 pF kondensaator

5V Zeneri diood

2N2905 Transistor või samaväärne

1,5k potentsiomeeter

LM308 op-võimendi

Jumper Wire komplekt

Värv / värvipintslid

Samm: koolitaja ehitamine

Alustage 2x4x8 puutüki lõikamisega kaheks 28 "lauaks, veel kaheks lauaks 24" ja veel kaheks 16 ". Selle jaoks vajate kahte 2x4x8 plaati. Lõika veel neli lauda, mille mõlemas otsas on 45 kraadine nurk. Need kaks plaati peaksid olema 10 "pikad. Kasutades 16 -tolliseid plaate, lõigake mosaiigi abil lauale sälgud, mis on 3 "sügavad ja 1 3/4" laiad. Enne lõikamist on kasulik need mõõtmed välja selgitada.

Võtke 2 10 -tollist plaati ja kinnitage need ühe 16 -tollise plaadi külge. Tõstke 16 -tolline laud üles ja toetage 10 -tollised lauad vastu 16 -tollist külge nii, et need oleksid plaadi ja põrandaga samal tasemel. 3 laua kinnitamiseks kasutage kruvisid. Korrake seda protsessi ülejäänud 16 -tolliste ja kaks 10 lauda.

Märkige mõlema 24 -tollise plaadi keskmine 12 -tolline märk ja 16 -tollise tahvli keskosa. Joondage kaks märki kokku nii, et 16 -tolline plaat oleks püsti ja 24 -tollise plaadi küljega samal tasapinnal. Puurige 2 kruvi 16 "kuni 24" plaat ja veel 2 iga 10 "tahvli kohta 24" tahvlile. Korrake seda protsessi teise 24 "plaadiga ja 16" tahvliga, mille külge on kinnitatud 10 "tahvlid.

Seejärel märkige tahvli keskosa igale 28 -tollisele tahvlile. Tehke 14 -tähise mõlemal küljel veel üks märk 4 ". Nende kahe märgi vahele peaks jääma 8". Joondage nendel märkidel olevad 24 "tahvlid plaadi siseküljega märgistusele. Puurige 2 kruvi, et kinnitada 3 plaati kokku. Korrake seda ülejäänud 28" plaadiga, nii et kõik oleks ühendatud.

Samm: mootoripinguti ehitamine/kinnitamine

Meeskond nägi vaeva, et leida sobiv viis rihma pingutamiseks. Enne ülaltooduteni jõudmist käisime läbi mõned erinevad ideed. Ideaalne oleks olnud metallist libisev rööp, kuid väikese eelarve tõttu pidi meeskond leppima vahetustega puidust rööpaga.

Alustuseks loo L -kujuline joonis, kasutades 2 "x4" plokki. L -i alumine osa, mille külge rööp paigaldatakse, peaks olema umbes 8 tolli pikk. Ülemine osa umbes 6 tolli pikk. Lõigake mootorikinnituse jaoks veel 2 "x4" plokk. Meeskond kasutas raudteesüsteemi loomiseks varu, väikest ristkülikukujulist puidust posti, mille leidsime. Alumine rööbas on kahe rööpaga, mis on paigaldatud mootoriploki põhja. Oluline on siin kasutada piisavalt vastupidavat puitu, et see ei lõheneks, kui see keeratakse 2 x 4 tolli. Meeskond kasutas puurimispressi, et puurida auk täielikult läbi 2 "x4" ploki, millele mootor on paigaldatud. Veel üks auk puuriti läbi L. ülemise osa. Pikk polt pesti kogu süsteemi läbi. Koorma jaotamiseks kasutage kindlasti mõlemas otsas suuri seibisid. Lõplik komplekt paigaldati trenažööri külge L-sulgude abil. Rööpa ja trenažööri vahele sisestati väike puuplokk, et vältida süsteemi kalduvust kõrge pinge all kummarduda. Abiks on see, kui keegi hoiab sõlme treenerile paigaldades paigal, et tagada tagarehviga õige joondamine.

Samm: eemaldage jalgratta tagarehv ja kinnitage tagumised tihvtid

Tagumise rehvi eemaldamiseks jalgrattalt tühjendage esmalt rehv. Seejärel eemaldage mutrid, mis hoiavad laagrit tagaratta jaoks paigal. Ühendage kett tagumisest käigust lahti. Kui jalgrattal on tagumised pidurid, võib osutuda vajalikuks tagumised piduriklotsid eemaldada. Kui ratas ja rehv on täielikult välja lülitatud, sirutage rehvi üle ratta külje käepidemega. Hoides käepidet ratta ja rehvi vahel, laske kellelgi ratast keerata, et rehv aeglaselt maha tõmmata. Kui olete lõpetanud, järgige ratta rattale tagasi paigaldamiseks vastupidises järjekorras samme. Enne uuesti paigaldamist pange rihm kindlasti ratta ümber. Tihvtide paigaldamiseks libistage need enne kinnitusmutrite uuesti paigaldamist üle tagatelje.

Samm: vooluringi ehitamine

Skeemil näidatud skeem saadi lisatud lingilt:

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

Meie ehitatud ahelal on kaks funktsiooni. Esimene neist on reguleerida muutuva alalispinge sisendit mootorilt püsivale 5 V alalisvoolu väljundile, mida kasutatakse tulede toiteks. Teine on kasutada pingejaoturit, et vähendada mootori väljundpinget 0 kuni 5 voltini. See väljund sisestatakse seejärel Arduino Uno analoogsisendporti, mille piirang on 5 V. Arduino Uno on kodeeritud teatud pingel teatud tulede aktiveerimiseks. See kood on toodud allpool.

Ülaltoodud skeemil näidatud vooluahelat kasutatakse voolu ühtlaseks jaotamiseks viie lineaarse pingeregulaatori vahel (lm338). Neid regulaatoreid ei saa koormuse jaotamiseks lihtsalt paralleelselt asetada, sest nende sisemiste komponentide erinevused põhjustavad kummagi väljundeid pisut erinevalt. Suurima väljundiga lineaarne regulaator võtab kogu koormuse. Ülaltoodud vooluahela kasutamine stabiliseerib väljundid ja jaotab koormuse ühtlaselt. Tuled tõmbavad maksimaalset voolu umbes 1,5 A, mis on konfigureeritud valitud värvide abil (48 sinist 2 punast). Kui tuled kodeeritakse valgeks, tekiks maksimaalne voolutugevus (3A). Pinge on reguleeritud maksimaalselt 28V kuni 5V. See on 23V erinevus. 23 V x 1,5 A = 34,5 W võimsust, mis tuleb soojuseks hajutada. Seetõttu on koormuse jaotamine regulaatorite vahel meeskonnale nii oluline. Kui üks regulaator peaks võtma kogu koormuse, ületaks see selle maksimaalset töötemperatuuri.

Esiteks ehitage vooluring jooteta leivaplaadile. Müra vähendamiseks tuleb mootori väljundisse paigutada üsna suur kondensaator (kasutasime 2200 uF). See puhastab sisendi, mida Arduino võtab vastu, ja muudab valgusekraani ühtlasemaks (tuled ei vilgu ebaregulaarselt). Kui aga soovite luua krambihoogude masina, säästke 2 dollarit ja tühistage kondensaator. Seejärel lisage pingejaguri ahel. Viige hüppajajuhe pingejagurist Arduino Uno analoogsisendisse A0. Hüppa Arduino ka maasse. Vaata joonist lisatud. Lisateavet tulede ühendamise kohta leiate allolevalt lingilt:

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

Samm: vooluahela testimine

Ülaltoodud laboripingil nähtud seadmed on kasulikud, kuid ei ole ahela testimiseks vajalikud. Siiski vajate alalisvoolumootori väljundvõlli pööramist. Ideaalis oleksime just jalgratast kasutanud, kuid kuna see oli endiselt postis, pidime leidma alternatiivse lahenduse. Veenduge, et muudate mootori polaarsust (maandusjuhe muutub kuumaks ja kuum (punane) juhe muutub maanduseks). Kui kõik on ühendatud, reguleerige vooluahelas olevat potentsiomeetrit, kuni väljundpinge on 5 V. Selleks saab kasutada mis tahes tavalist voltmeetrit. Väljundpinge nõuetekohaseks reguleerimiseks peab vooluahel olema märkimisväärse koormuse all. Mikrokontrolleri koodi käivitamiseks tuleb alla laadida Arduino arvutitarkvara. Samuti tuleb installida FastLED -kogu. Kui tarkvara on alla laaditud ja kood Arduinole üles laaditud, minge paremas ülanurgas jadamonitorile ja saate jälgida Arduino Uno vastuvõetavat pingesisendit. Vajadusel tehke seadistusi, et vooluring kondenseeruda võimalikult kaugele ja katsetada uuesti. Enne edasiliikumist veenduge, et kõik komponendid toimivad korralikult.

Samm: jootke vooluring

Ülaltoodud pildil võite märgata, et on ehitatud kaks trükkplaati. Algselt plaanis meeskond kasutada 10 lm338 lineaarset pingeregulaatorit, kuid pärast täiendavat katset otsustas, et üks 5 -ga ahel oli oluline. Kuid plaat, mida me lõpuks ei vajanud, sisaldas pingejaoturit, seega kasutatakse seda endiselt.

Isiklikest eelistustest lähtudes otsustas meeskond lineaarsed regulaatorid trükkplaadile hüpata. See võimaldas meil neid veidi vabamalt paigaldada ja suuri jahutusradiaatoreid paremini toetada. Jootke kõik komponendid oma prototüübist uue jooteplaadini. Me kasutasime permaproto plaati, et vooluahel oleks täpne koopia jootmiseta leivaplaadilt üleviimisel. Mootori ja tulede kiireks lahtiühendamiseks kasutati kahte viit klemmiplokki.

Samm: ehitage ekraaniplaat

Ekraaniplaat ehitati sammude kaupa.

1) Ekraaniplaat koosneb plaadist ja alusest. Ekraan on valmistatud õhukesest puidust ja paigaldatud alusele, mille mõõtmed on 57 1/2 tolli ja 5 jalga. nurk tagumisest jalast vertikaalsele alusele. See ehitati puidu ja kruvide abil. Pärast laua ja aluse valmimist puuriti igasse nurka kinnitusse neli ratast

2) Tähtede kuvamine (C-I-T-A-D-E-L) ehitati kuvarist ja alusest eraldi. Tähed joonistati esmalt välja ja lõigati seejärel puitlaastplaadist, mille mõõtmed olid 8 x 12 tolli. Kõik tähed on erineva laiusega 10 pikkused. Väljastpoolt lõigati tähti lintsaega ja kirjade sisemusest tikksaega.

3) Pärast tähtede lõikamist kinnitati need tahvli külge vedela naelaga. See tagas kirjade tahvlile kinnitamise. Seejärel puuriti tähtedesse augud 12 'bitti kasutades. See tagab, et tuled kuvatakse.

4) Seejärel värviti ekraan valgeks ja tähed (C-I-T-A-D-E-L) beebi siniseks. Seejärel lisati tahvli raamile sinine viimistlus.

5) Tähed (T-H-E) värviti tahvlile kõik 4 kõrgusega, erineva laiusega.

6) Tahvli põhjas olev buldog värviti tahvlile akrüülvärvi seguga. Tuledesse sobitamiseks puuriti 12 mm otsikuga augud läbi silmade.

7) Lõpuks pandi tuled lauale ja näidikuplaat oli valmis.