Демонстрация на енергията на велосипеда (изграждане): 7 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Целта на този Instructable беше да създаде интерактивна демонстрация на енергия от велосипеди, за да предизвика интереса на детето към инженерството. Проектът работи по следния начин, тъй като дете върти велосипеда по -бързо, той може да активира повече светлини на таблото, като в крайна сметка изписва думата CITADEL в сини LED светлини. Тъй като ездачът продължава да върти педалите по -бързо, той може да активира очите на булдога като червени LED светлини. Ширината на всеки монтаж никога не надвишава 30 инча, за да се гарантира, че проектът може да се впише в класните стаи през всяка врата със стандартен размер. Дисплеят е изграден на колела, така че да може лесно да се транспортира. С всички налични материали и инструменти, този проект ще отнеме около 6 до 10 дни, за да бъде завършен на приблизителна цена от около $ 400 USD, ако трябва да закупите всички хардуерни/електрически компоненти, както и мотора.

Използвани инструменти: Електрическа бормашина, настолен трион, мозайката, преса за свредла, шлайфмашина, рулетка, хватка, комплект гаечни ключове, поялник, инструмент за пресоване на тел, 3D принтер, различни домакински инструменти (клещи, ножици и др.)

Използвани материали:

12 мм разсеяни тънки Digitel RGB LED пиксели (нишка от 25) (2)

GDSTIME 5V DC 50 мм вентилатор (2)

Arduino Uno

5 мм (HTD) стъпка, 15 мм широк едностранна лента

Kent 20 "Boys Ambush Bicycle или всеки друг 20" мотор със задни колчета

Голям радиатор - Multiwatt пакет (от Sparkfun) (5)

Weathershield 2”x4” x8’Дървен материал, обработен под налягане Everbilt 1-1/2” (4)

Шперплат за дисплейна дъска (искате лек, но донякъде издръжлив)

ПДЧ за букви

Квадратни дюбели от дърво за крака на табла

Стойност на ъглови скоби (18564)

Everbilt 2”тежка ъглова скоба (2 опаковки)

Grip-Rite # 8 x 2”винтове (модел # PTN2S1)

24V 250W електрически скутер двигател за скутери с ремъчно предаване (артикул# MOT-24250B)

WIR-110, 16 Gauge черен захранващ кабел (12 фута)

WIR-110, 16 Gauge червен кабел за захранване (12 фута)

16-20 проводник

LM338T/NOPB Линеен регулатор на напрежение

Клемен блок 5 банда (2)

Табла за запояване

1,0 ома резистори (5)

5.1 kOhm резистори (2)

150 ома резистор

Резистор 100 kOhm

2200 uF кондензатор

20 kOhm резистор

200 pF кондензатор

5V ценеров диод

2N2905 транзистор или еквивалент

1.5k потенциометър

LM308 Op-усилвател

Комплект джъмперна тел

Бои / четки за боядисване

Стъпка 1: Изграждане на обучител

Започнете с нарязване на парчета дърво 2x4x8 на две 28 "дъски, още две дъски на 24" и още две на 16 ". За това ще ви трябват две дъски 2x4x8. Изрежете допълнителни четири дъски с ъгли 45 градуса на всеки край. Тези две дъски трябва да са с дължина 10 инча. Използвайки 16 -инчови дъски, използвайте прободен трион, за да изрежете прорези на дъската, които са 3 "дълбоки и 1 3/4" широки. Полезно е да проследите тези размери, преди да направите своето рязане.

Вземете 2 от 10 "дъските и ги прикрепете към една от 16" дъските. Поставете 16 "дъската нагоре надясно и облегнете 10" дъските на всяка страна на 16 ", така че да са в едно ниво с дъската и пода. Използвайте винтове, за да закрепите 3 -те дъски заедно. Повторете този процес за останалите 16" и две 10 "дъски.

Маркирайте централната 12 "маркировка на двете 24" дъски и центъра на 16 "дъските. Подредете двете марки заедно, така че 16" дъската да е изправена и да се изравнява с 24 "дъската, лежаща отстрани. Пробийте 2 винта в 16 "към 24" дъската и още 2 за всяка 10 "платка към 24" дъската. Повторете този процес с другата 24 "платка и 16" платката с прикрепените 10 "дъски.

След това маркирайте центъра на дъската на всяка от 28 "дъските. Направете още една маркировка 4" от всяка страна на знака 14 ". Между тези 2 марки трябва да има 8". Подравнете 24 -инчовите дъски на тези марки с вътрешната страна на дъската върху маркировката. Пробийте по 2 винта във всяка, за да закрепите 3 -те дъски заедно. Повторете това с другите 28 -инчови дъски, така че всички да са свързани.

Стъпка 2: Изграждане/закрепване на обтегача на двигателя

Изграждането на подходящ начин за опъване на колана беше нещо, с което екипът се бореше. Преминахме през няколко различни идеи, преди да стигнем до това, което се вижда по -горе. Метална плъзгаща се релса би била идеална, но поради ниския бюджет екипът трябваше да се задоволи с дървена релса с промяна.

Започнете, като създадете L -образна фигура, използвайки 2 "x4" блока. Долната част на L, към която ще монтира релсата, трябва да е дълга приблизително 8 ". Горната част е приблизително 6" висока. Изрежете още 2 "x4" блок за стойката на двигателя. Екипът използва резервен, малък правоъгълен дървен стълб, който открихме, за да създадем железопътната система. Долната релса е опъната от две релси, монтирани към дъното на моторния блок. Ключът тук е да се използва дървесина, достатъчно устойчива, за да не се разцепи, когато се завинтва в 2 "x4" s. Екипът използва преса за пробиване, за да пробие дупка през целия блок 2 "x4", към който е монтиран двигателят. Друга дупка беше пробита през горната част на L. Дълъг болт беше прокаран през цялата система. Не забравяйте да използвате големи шайби от двата края, за да разпределите товара. Крайният монтаж беше монтиран към тренировъчния инструмент с помощта на L-скоби. Малък дървен блок е поставен между релсата и тренажора, за да се предотврати склонността на системата да се навежда при високо напрежение. Полезно е някой да държи монтажа на място, когато го монтира към инструктора, за да се гарантира правилното му подравняване със задната гума.

Стъпка 3: Свалете задната гума от велосипеда и поставете задни колчета

За да свалите задната гума от велосипеда, първо издухайте гумата. След това отстранете гайките, които държат лагера на място за задното колело. Изключете веригата от задната предавка. Ако велосипедът има задни спирачки, може да се наложи да свалите задните спирачни накладки. След като колелото и гумата са напълно изключени, използвайте лост, за да разтегнете гумата отстрани на колелото. Докато поддържате лоста между колелото и гумата, накарайте някой да завърти колелото, за да свали бавно гумата. След като приключите, следвайте стъпките в обратен ред, за да инсталирате отново колелото на мотора. Не забравяйте да поставите колана около колелото, преди да го инсталирате отново. За да монтирате колчетата, плъзнете ги през задната ос, преди да поставите отново закрепващите гайки.

Стъпка 4: Изграждане на веригата

Схемата, видяна в схемата, е получена от предоставената връзка:

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

Изградената от нас верига има две функции. Първият е да се регулира променливотоково напрежение на входа от двигателя към постоянен 5V DC изход, използван за захранване на светлините. Второто е да се използва делител на напрежение, за да се намали изходното напрежение от двигателя до между 0 и 5 волта. След това този изход се въвежда в аналоговия входен порт на Arduino Uno, който има ограничение от 5V. Arduino Uno е кодиран да активира специфични светлини при определено напрежение. Този код е предоставен по -долу.

Схемата, показана на схемата по -горе, се използва за равномерно разпределение на тока между 5 линейни регулатора на напрежението (lm338). Тези регулатори не могат просто да бъдат поставени успоредно, за да разпределят натоварването, тъй като разликите в техните вътрешни компоненти причиняват малко различни изходи от всеки. Линейният регулатор, който осигурява най -високата мощност, поема целия товар. Използването на схемата по -горе стабилизира изходите и разпределя товара равномерно. Светлините извличат максимален ток от около 1,5 А, конфигуриран с помощта на избраните цветове (48 сини 2 червени). Кодирането на всички светлини в бяло би създало максималния изтеглен ток (3А). Напрежението се регулира от максимум 28V до 5V. Това е 23V разлика. 23V x 1.5A = 34.5 W мощност, която трябва да се разсейва като топлина. Ето защо разпределението на натоварването между регулаторите е толкова важно за екипа. Ако един регулатор поеме целия товар, той би надхвърлил максималната си работна температура.

Първо, изградете веригата върху макет без спойка. Доста голям кондензатор (използвахме 2200 uF) ще трябва да бъде поставен върху изхода на двигателя, за да се намали неговият шум. Това почиства входа, който Arduino получава, и прави светлинния дисплей по -последователен (светлините не мигат неравномерно). Ако обаче искате да създадете машина за създаване на припадъци, спестете $ 2 и анулирайте кондензатора. След това включете делителя на напрежението. Прекарайте джъмпер проводник от делителя на напрежението към аналоговия вход A0 на Arduino Uno. Скачайте и Arduino в земята. Вижте приложената рисунка. Допълнителна информация за окабеляване на светлините можете да намерите на линка по -долу:

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

Стъпка 5: Тестване на веригата

Оборудването, видяно на лабораторния стенд по -горе, е полезно, но не е задължително за тестване на веригата. Все пак ще ви е необходим някакъв начин да завъртите изходния вал на DC двигателя. В идеалния случай щяхме просто да използваме велосипеда, но тъй като той все още беше по пощата, трябваше да намерим алтернативно решение. Уверете се, че сте обърнали полярността на двигателя (заземеният (черен) проводник става горещ, а горещият (червен) проводник се заземява). След като всичко е свързано, регулирайте потенциометъра във веригата, докато получите изходно напрежение от 5V. За това може да се използва всеки стандартен волтметър. Веригата ще трябва да бъде подложена на значително натоварване, за да регулира правилно изходното напрежение. Компютърният софтуер Arduino ще трябва да бъде изтеглен, за да стартира кода за микроконтролера. Би трябвало да се инсталира и библиотеката FastLED. След като софтуерът бъде изтеглен и качите кода в Arduino, отидете на серийния монитор в горния десен ъгъл и ще можете да наблюдавате входното напрежение, което Arduino Uno получава. Направете корекции, за да кондензирате веригата, доколкото е възможно, ако е необходимо и тествайте отново. Уверете се, че всички компоненти функционират правилно, преди да продължите напред.

Стъпка 6: Запоявайте веригата

На горната снимка може да забележите, че има изградени две платки. Първоначално екипът планираше да използва 10 lm338 линейни регулатора на напрежението, но след по -нататъшно тестване определи, че една верига с 5 е значителна. Въпреки това, платката, която в крайна сметка не се нуждаехме, съдържаше делителя на напрежението, поради което все още се използва.

От лични предпочитания екипът реши да прехвърли линейните регулатори към платката. Това ни позволи да ги монтираме малко по -свободно и по -добре да поддържаме големите радиатори. Запояйте всички компоненти от вашия прототип към новата дъска за запояване. Използвахме платка permaproto, така че схемата да бъде точно копие, когато я премествате от макет без спойка. Две клеми от 5 групи бяха използвани за създаване на бързо изключване от двигателя и светлините.

Стъпка 7: Изградете дисплея

Дисплейната дъска е изградена в поредица от стъпки.

1) Дисплеят се състои от платка и стойка. Дисплеят е изработен от тънко дърво и е монтиран на стойка с размери 57 1/2 инча на 5 фута. Стойката се поддържа от напречна греда, простираща се на 45 градуса. ъгъл от задния крак към вертикалната стойка. Той е конструиран с помощта на дърво и винтове. След завършването на дъската и стойката, четири колела бяха пробити в стойката на всеки съответния ъгъл

2) Дисплеят на буквите (C-I-T-A-D-E-L) е конструиран отделно от дисплея и стойката. Буквите първо бяха изтеглени и след това изрязани от плочки от ПДЧ, които бяха с размери 8 x 12 инча. Всички букви са с размер до 10 на височина, с различна ширина. Буквите бяха изрязани с лентов трион за екстериора и мозайката за интериора на буквите.

3) След като буквите бяха изрязани, те бяха прикрепени към дъската с течен пирон. Това гарантира, че буквите са закрепени към дъската. След това бяха пробити дупки в буквите с помощта на 12 'бит. Това ще гарантира, че светлините ще бъдат показани.

4) След това дисплеят беше боядисан в бяло и буквите (C-I-T-A-D-E-L) бяха боядисани в бебешко синьо. След това към рамката на дъската беше добавена синя облицовка.

5) Буквите (T-H-E) бяха изрисувани върху дъската всички на височина 4 с различна ширина.

6) Булдогът в долната част на дъската е боядисан върху дъската с помощта на смес от акрилна боя. Отвори са пробити през очите с 12 мм бит, за да паснат на светлините.

7) Накрая светлините бяха поставени в дъската и таблото за дисплея беше завършено.