Personal PowerPlant: 27 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:55

Персоналният powerPlant е преносимо устройство, което използва електричество чрез слънчева клетка и генератор на ръчна манивела, в NiMH батерия. Устройството включва и визуален мултицет, който следи количеството на съхранената енергия. Персоналният powerPlant може да се използва за захранване на приложения до 8V при 70 mA. Проектиран от: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell с Mike Dory @ Eyebeam за работилницата за алтернативна енергия 06.23.07eyebeam ********

Стъпка 1: Материали

Електроника за захранването Електрическа верига1 - Стъпков двигател (Японско серво KP4M4-029 12VDC) 1 - Слънчев панел (8V) 1 - NiMH батерия (7.2V, 70 mA) 8 - 1N4001 Диоди3 - Клеми 1 - 5 пинов мъжки хедър 18 или 20 габарит плътен проводник (червено, черно, синьо, зелено) За визуалния мултицет1 - червен светодиод, 1.5V1 - жълт светодиод, 1.5 V1 - зелен светодиод, 1.5 V1 - 100 ома резистор1 - 150 ома резистор1 - 1N4730 (3.9V) ценеров диод1 - 1N4733 (5.1V) ценеров диод1 - 1N4737 (7.5V) ценеров диод1 - моментен превключвател Хардуер 1 - 2.5 "x1.75" платка за прототипиране на печатни платки1 - Диаграма на печатна платка (изтеглете pdf по -долу) Схематична диаграма за справка (изтеглете pdf по -долу) Шаблон за части (изтеглете dwg/pdf по -долу) 1 - 3.5 "x3.5" x4.5 "акрилна кутия1 - 3/16" x1 "свързваща стойка с винт3 - 3/16" x1/4 "свързваща стойка с винт3 - #10 SAE шайба2 - #4 болтове за машинни винтове Шаблон на зъбно колело (по избор, изтеглете dwg/pdf по -долу) 1 - 4 "x5" x1/8 "лист плексиглас за зъбни колела (по избор) Оборудване Поялник Припой Мултицет Събликател за проводници Отвертки (Phillips и Flathea г) Exacto Knife и Blade Места за намиране на консумативи: Home DepotRadio ShackContainer StoreElectronics GoldmineSolarboticsJameco Electronics

Стъпка 2: Диаграма на печатна дъска

Разпечатайте копие на диаграмата на печатната дъска и я изрежете. Поставете диаграмата отстрани на платката за прототипиране на печатни платки без медни пръстени за запояване. Диаграмата ще ви покаже как да поставите компонентите си от едната страна, а от другата ще запоите компонентите си към прототипиращата платка.

Стъпка 3: Токоизправител на бобина 1

Поставете 4 от 1N4001 диода на място, както е показано по -долу. Диодите трябва да бъдат поставени в посоката, посочена на диаграмата на печатната платка; в противен случай те няма да функционират правилно. Чрез поставяне на 4 -те диода, както е посочено, вие коригирате (завъртане на мощността от 2 фази на 4 -фазов стъпков двигател от AC към DC ток) Бобина 1.

Стъпка 4: Токоизправител Coil 2

Поставете още 4 1N4001 диода на място, както е показано по -долу. Чрез поставянето на тези 4 диода, както е посочено, вие коригирате (обръщайки мощността от 2 фази на 4 -фазов стъпков двигател от AC към DC ток) Бобина 2.

Стъпка 5: Намотки 1 и 2 проводници и хедър

Нарежете два вида синя жица и две зелени телчета със събличащите тел. Отделете всеки край на всяко парче тел. Поставете проводника на място, както е показано.

Поставете 5 -пинов мъжки заглавие, както е посочено, с къса страна на щифтовете надолу в прототипиращата платка. Това е мястото, където двигателят ще бъде прикрепен към веригата.

Стъпка 6: Запояване

Обърнете платката и започнете да запоявате връзките, както е показано на диаграмата на печатната платка с вашия поялник и спойка. Появяването е по-лесно, ако жиците са кръстосани предварително. Не забравяйте да присъедините връзките с добро количество спойка. Избягвайте студени фуги (когато спойката изглежда матова).

Стъпка 7: Завършете веригата на стъпков двигател (генератор)

Когато приключите запояването на схемата на стъпков двигател (генератор), задната част на вашата прототипна платка трябва да изглежда, както е показано.

Стъпка 8: Терминали

Поставете 2 извода, единия от двата края на прототипната платка в посоката, както е показано. Ако перфорациите са твърде малки, използвайте ножа си Exacto, за да увеличите отвора. Нарежете две 3 дължини на проводника (всякакъв цвят) и използвайте стрипери за отстраняване на проводници напълно. Тези проводници ще преминават от противоположната страна на прототипиращата платка (с медни пръстени за запояване), от положителна към положителна страна на всеки извод и отрицателна към отрицателната страна на всеки терминал. Клемата отляво ще се използва за въвеждане на проводници за батерията. Клемата отдясно ще се използва за въвеждане на проводници за слънчевия панел.

Стъпка 9: Терминали за запояване

Обърнете дъската за прототипиране. Поставете оголените проводници в отвори, както е посочено (вижте схемата на отпечатаната платка от другата страна навсякъде). Проводниците могат да се вмъкнат и след това отново да излязат, за да се доближат възможно най -близо до терминала и да се държат на място, както е показано. Запояйте двата северни и два южни възела на токоизправителите за бобина 1 и 2 към отворените проводници, преминаващи от терминал към терминал. Това свързва токоизправителите към клемите, за да завърши веригата за стъпковия двигател (генератор). Не забравяйте да държите отворените проводници далеч от другите връзки.

Стъпка 10: Тестване

Сега сте готови да тествате веригата със стъпковия двигател, за да се уверите, че всичките ви връзки са запоени правилно и всички компоненти са поставени правилно.

Поставете проводниците на стъпковия двигател върху 5 -пиновата мъжка глава. Черният проводник на стъпковия двигател трябва да бъде поставен върху щифта, който не е обозначен с бобина 1 или бобина 2. Използвайте своя мултицет (настроен на DC напрежение), за да измерите напрежението, което генераторът произвежда, когато завъртите вала. Поставете положителната (червена) сонда на мултицета върху положителния винт на двата терминала, а отрицателната (черна) сонда върху отрицателния винт на същия терминал. Завъртането на вала на ръка трябва да даде в близост до 4-8 волта. Ако не виждате резултати, ето някои съвети за отстраняване на неизправности: 1) Проверете всички връзки за запояване, за да се уверите, че всичко е напълно запоено и свързано едно с друго. Обратно, уверете се, че връзките, които не трябва да се докосват, не са заедно. 2) Уверете се, че всички диоди са насочени в правилната посока, както е посочено на диаграмата на печатната платка. 3) Проверете дали проводниците на двигателя са поставени правилно - черният проводник от двигателя не трябва да се поставя върху нито един от щифтовете на бобината 1 и 2.

Стъпка 11: Визуален мултицет

Вграденият визуален мултицет ще ви позволи да видите колко енергия се съхранява от алтернативните източници на енергия, без да се налага да използвате мултицет.

Поставете ценеровите диоди в правилната посока, както е показано на диаграмата на печатната платка, и според ключа, както е показано на дъното. Номерата в ключа ще съответстват на числата, отпечатани върху ценеровите диоди. Поставете резисторите в слотовете със съответните цветове (в този случай посоката няма значение). Изрежете една част от черен проводник и отстранете двата края, поставете до резистори, както е показано. След това поставете трите светодиода в реда, както е показано: зелен, жълт, червен (оранжев).

Стъпка 12: Визуален мултицет за запояване

Обърнете дъската за прототипиране и запоявайте визуалния мултицет на място, както е посочено. Вижте схемата на отпечатаната платка на обратната страна. Пресечете проводниците, за да ги държите на място и да улесните запояването. Избягвайте студени (матирани на външен вид) връзки. Не забравяйте да поддържате връзки разделени, които не трябва да бъдат заедно, тъй като тази област е плътно организирана.

Стъпка 13: Тестване на визуален мултицет

Тествайте визуалния мултицет, за да се уверите, че работи.

Поставете проводниците на стъпковия двигател върху мъжкия хедър. Завъртете вала на стъпковия двигател (генератор) и вижте светодиодите да светят съответно. Зелената светлина показва напрежение до ~ 5.6, жълтата светлина показва напрежение до ~ 6.8. И двата светодиода измерват напрежението в зависимост от тяхната яркост. Например, ако батерията държи 6,1 V, тогава зелената светлина ще бъде ярка, а жълтата ще бъде приглушена. Червеният (показан оранжев тук) светодиод ще светне само над ~ 9,2 волта. За това приложение използваната батерия е 7,2 волта и 70 mA. Ако червеният светодиод светне, батерията е с пълен капацитет. Не продължавайте да зареждате батерията със светещ червен светодиод, в противен случай тя може да се презареди и да се повреди. Ако не виждате резултати, ето някои съвети за отстраняване на неизправности: 1) Проверете всички връзки за запояване, за да се уверите, че всичко е напълно запоено и свързано едно с друго. Обратно, уверете се, че връзките, които не трябва да се докосват, не са заедно. 2) Уверете се, че всички стабилитрони са насочени в правилната посока, както е посочено на схемата на печатната платка. 3) Проверете числата на ценеровите диоди, за да се уверите, че са в правилния ред, както е посочено на диаграмата на печатната платка. *В това изображение добавихме превключвател и поставихме батерията по -рано (и след това ги премахнахме), за да видим как работи. Това не е необходимо, но е забавно.

Стъпка 14: Моментен превключвател и терминал за запояване

Изрежете 2 дълги дължини червена жица и две дълги черни жици. Отделете двата края на всяка жица. Увийте единия край на червен проводник и единия край на черен проводник върху проводниците на моментния превключвател. Увийте единия край на червен проводник и единия край на черен проводник върху проводниците на терминала. Запоявайте 4 -те проводника към проводниците. Моментният превключвател ще включи визуалния мултицет и терминалът ще се използва като изход за персоналния powerPlant.

Стъпка 15: Слънчев панел за запояване

Изрежете 2 дълги проводници, една червена и една черна. Отделете двата края на всеки проводник с маша за отстраняване на тел. Запоявайте единия край на черния проводник към отрицателния проводник на слънчевия панел (трябва да бъде посочен на панела с "-"). Запоявайте единия край на червения проводник към положителния проводник на слънчевия панел (трябва да бъде посочен на панела с "+").

Стъпка 16: Калъф: Отвори

Използвайте предоставения шаблон на кутията (може да се изтегли в стъпка 1), за да определите и изрежете дупките, необходими за компонентите. Използвахме лазерен нож, за да отбележим отворите за точност (тъй като този вид акрил не обича да се прорязва на лазерния нож), след което пробихме съответно дупките.

Стъпка 17: Gears (по избор)

Тази стъпка не е необходима, но е приятно допълнение към личния powerPlant. Зъбните колела подпомагат по -бързото въртене на вала на стъпковия двигател, което дава повече мощност.

Използвайте предоставения шаблон на зъбно колело (изтеглете в стъпка 1), за да изрежете малка и голяма предавка на лист от плексиглас с размери 4 "x5" x1/8 ". Използвахме лазерен нож, тъй като това е много по -точно. Тъй като тези зъбни колела имат малки зъбни колела, не препоръчваме рязане на ръка. Алтернатива на този комплект предавки е закупуването на готови зъбни колела.

Стъпка 18: Калъф: Стъпков двигател и малка предавка

Поставете стъпков двигател в кутията, както е показано с винтове на двигателя, обърнати извън кутията. Прикрепете винтове към кутията с 2 #4 болтове за машинни винтове. Поставете шайба № 10 върху вала на двигателя, излизащ от кутията, и след това поставете малката предавка (по избор) отгоре, както е посочено.

Стъпка 19: Калъф: Голямо предаване (по избор)

Поставете стойката на свързващия винт 3/16 "x1" между кутията и голямото зъбно колело в отвора на ръба на голямото зъбно колело, както е показано. Навийте носача в стойката. Това ще бъде дръжката за завъртане на предавката.

След това поставете стойката на свързващ винт 3/16 "x1/4" вътре в кутията и през отвора, както е показано. Поставете една шайба № 10 SAE върху стойката и след това поставете голямата предавка отгоре. Завършете, като навиете винта в стойката. Тествайте предавката с дръжката, за да видите колко гладко работят!

Стъпка 20: Калъф: Слънчев панел

Поставете слънчевия панел вътре в кутията, както е показано с клетъчна страна, обърната навън. Вземете стълбовете от два свързващи винта 3/16 "x1/4" и плъзнете по една шайба #10 SAE върху всеки. Поставете стълбовете вътре в кутията и ги плъзнете през отворите от двете страни на слънчевия панел. Навийте винтовете в съответните им стойки.

Стъпка 21: Калъф: Превключвател и терминал

Поставете моментния превключвател и клема в отворите, както е посочено. Кабелите трябва да са вътре в кутията.

Стъпка 22: Калъф: Съвет за прототипиране и батерия

Поставете вашата прототипна платка с готови схеми вътре в кутията, както е посочено. Пяна лента може да се използва за закрепване на веригата към вътрешността на кутията, след като проводниците от батерията, слънчевата клетка, стъпковия двигател и изходния терминал са прикрепени. Уверете се, че не залепвате залепени връзки.

Поставете батерията в долната част на кутията, до стъпковия двигател, както е посочено. Закрепете с лента от пяна, след като проводниците са свързани към веригата.

Стъпка 23: Изходен терминал за спойка

Вземете положителния (червен) и отрицателния (черен) проводници на изходния терминал, вмъкване в прототипната платка в съответните им слотове, както е посочено. Запоявайте проводниците към клемата на акумулатора от обратната страна.

Стъпка 24: Превключвател за запояване

Поставете проводниците от превключвателя в слотовете, както е посочено (център на изображението). Обърнете внимание, че положителното и отрицателното разположение няма значение за превключвателя.

Не забравяйте да запоите проводниците, както е посочено на диаграмата на печатната платка.

Стъпка 25: Прикрепете слънчевия панел

Разхлабете винтовете на клемата за слънчевия панел. Поставете проводници от слънчевия панел в отворите на терминала с положително и отрицателно разположение, както е посочено. Затегнете винтовете и проверете дали кабелите са здраво закрепени.

Стъпка 26: Поставете NiMH батерия

Разхлабете винтовете на клемата за NiMH батерията. Поставете проводници от NiMH батерия в отворите на клемата с положително и отрицателно разположение, както е посочено. Затегнете винтовете и проверете дали кабелите са здраво закрепени.

Стъпка 27: Готово

Тествайте личния си PowerPlant, за да видите как работи!

Завъртете ръкохватката за малко и след това натиснете бутона на превключвателя и гледайте как визуалният мултицет показва количеството енергия, което батерията има. Поставете powerPlant на слънце и следете колко енергия събира. След това използвайте powerPlant за захранване на устройства. Захранвахме нашия мини arduino с powerPlant, вижте какво можете да захранвате! Променете вашия powerPlant според вашите нужди. Джон О'Мали смени предавките за платформа на своя велосипед (вижте изображенията по -долу). Забавлявай се!