Demo energii roweru (kompilacja): 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Celem tego Instructable było stworzenie interaktywnej demonstracji energii roweru, aby wzbudzić zainteresowanie dzieci inżynierią. Projekt działa w następujący sposób, ponieważ dziecko szybciej pedałuje rowerem, jest w stanie aktywować więcej świateł na tablicy, ostatecznie przeliterowując słowo CITADEL na niebieskich diodach LED. Gdy jeździec dalej pedałuje szybciej, jest w stanie aktywować oczy buldoga, gdy zapalają się czerwone diody LED. Szerokość każdego zespołu nigdy nie przekracza 30 cali, aby zapewnić, że projekt będzie mógł zmieścić się w salach lekcyjnych przez dowolne drzwi o standardowym rozmiarze. Tablica ekspozycyjna jest zbudowana na kółkach, dzięki czemu można ją łatwo przenosić. Biorąc pod uwagę wszystkie dostępne materiały i narzędzia, ukończenie tego projektu zajmie około 6 do 10 dni przy szacowanym koszcie około 400 USD, jeśli musisz kupić cały sprzęt / komponenty elektryczne, a także rower.

Używane narzędzia: Wiertarka, piła stołowa, wyrzynarka, wiertarka, szlifierka, taśma miernicza, uchwyt imadła, zestaw kluczy nasadowych, lutownica, zaciskarka do drutu, drukarka 3D, różne narzędzia domowe (szczypce, nożyczki itp.)

Użyte materiały:

12mm rozproszone cienkie piksele Digitel RGB LED (pasmo 25) (2)

Wentylator GDSTIME 5V DC 50mm (2)

Arduino Uno

Podziałka 5 mm (HTD), pasek jednostronny o szerokości 15 mm

Kent 20" Boys Ambush Bicycle lub inny 20" rower z tylnymi pegami

Duży radiator - pakiet Multiwatt (od Sparkfun) (5)

Weathershield 2”x4”x8' Tarcica Poddana Obróbce Ciśnieniowej Everbilt 1-1/2” (4)

Sklejka na tablicę reklamową (chce być lekka, ale nieco trwała)

Płyta wiórowa na listy

Kwadratowe kołki drewniane do nóg tablicowych

Pakiet wartościowy usztywniacza narożnego (18564)

Everbilt 2” wzmocniony wspornik narożny (2 sztuki)

Grip-Rite Śruby #8 x 2” (Model nr PTN2S1)

Silnik elektryczny skutera 24 V 250 W do skuterów z napędem pasowym (nr kat. MOT-24250B)

WIR-110, czarny przewód zasilający o rozmiarze 16 (12 stóp)

WIR-110, przewód zasilający o średnicy 16, czerwony (12 stóp)

Przewód pomiarowy 16-20

Liniowy regulator napięcia LM338T/NOPB

Blok zacisków 5 gangów (2)

Płyty lutownicze

Rezystory 1,0 Ohm (5)

Rezystory 5,1 kΩ (2)

Rezystor 150 Ohm

Rezystor 100 kΩ

Kondensator 2200 uF

Rezystor 20 kΩ

Kondensator 200 pF

Dioda Zenera 5V

Tranzystor 2N2905 lub odpowiednik

Potencjometr 1,5k

LM308 Wzmacniacz operacyjny

Zestaw przewodów połączeniowych

Farby / Pędzle malarskie

Krok 1: Budowanie trenera

Zacznij od wycięcia kawałków drewna 2x4x8 na dwie deski 28", kolejne dwie deski na 24" i dwie kolejne na 16". Potrzebne będą do tego dwie deski 2x4x8. Wytnij dodatkowe cztery deski pod kątem 45 stopni na każdym końcu. Te dwie deski powinny mieć 10 cali długości. Używając 16-calowych desek, użyj wyrzynarki, aby wyciąć w desce nacięcia o głębokości 3 cali i szerokości 1 3/4 cala. Pomocne jest prześledzenie tych wymiarów przed wykonaniem cięcia.

Weź 2 z 10-calowych desek i przymocuj je do jednej z 16-calowych desek. Ustaw deskę 16" w prawo i oprzyj deski 10" o każdą stronę 16" tak, aby były równo z deską i podłogą. Użyj śrub, aby połączyć 3 deski ze sobą. Powtórz ten proces dla pozostałych 16" i dwie deski 10-calowe.

Zaznacz środek 12" obu płyt 24" i środek 16" tablic. Wyrównaj oba oznaczenia tak, aby tablica 16" była pionowo i równo z płytą 24" leżącą na boku. Wywiercić 2 wkręty w tablicę 16" do tablicy 24" i 2 kolejne dla każdej tablicy 10" do tablicy 24". Powtórz ten proces z drugą tablicą 24" i tablicą 16" z dołączonymi tablicami 10".

Następnie zaznacz środek deski na każdej z 28-calowych desek. Zrób kolejny znak 4" po każdej stronie znaku 14". Pomiędzy tymi 2 znakami powinno być 8 cali. Wyrównaj deski 24" na tych znakach z wnętrzem deski na znaku. Wywierć 2 śruby w każdej, aby połączyć 3 deski ze sobą. Powtórz to z drugą deską 28", aby wszystkie były połączone.

Krok 2: Budowanie/podłączanie napinacza silnika

Zespół zmagał się ze znalezieniem odpowiedniego sposobu napinania pasa. Przeszliśmy przez kilka różnych pomysłów, zanim doszliśmy do tego, co widać powyżej. Metalowa szyna ślizgowa byłaby idealna, ale ze względu na niski budżet zespół musiał zadowolić się prowizoryczną szyną drewnianą.

Zacznij od stworzenia figury w kształcie litery L za pomocą bloków 2"x4". Dolna część L, do której będzie montowana szyna, powinna mieć około 8 cali długości. Górna część około 6 cali wysokości. Wytnij kolejny blok 2"x4" do mocowania silnika. Zespół użył zapasowego, małego, prostokątnego drewnianego słupka, który znaleźliśmy do stworzenia systemu szynowego. Dolna szyna jest osadzona przez dwie szyny zamontowane na spodzie bloku silnika. Kluczem jest tutaj użycie drewna wystarczająco wytrzymałego, aby nie pękło podczas wkręcania w 2"x4". Zespół użył wiertarki, aby wywiercić otwór przez cały blok 2"x4", do którego jest zamontowany silnik. Kolejny otwór wywiercono w górnej części L. Przez cały system poprowadzono długą śrubę. Upewnij się, że używasz dużych podkładek na obu końcach, aby rozłożyć ładunek. Ostateczny montaż został przymocowany do trenażera za pomocą kątowników. Pomiędzy szyną a trenażerem umieszczono mały drewniany klocek, aby zapobiec tendencji systemu do wyginania się pod wpływem dużego napięcia. Pomocne jest, aby ktoś przytrzymywał zespół na miejscu podczas mocowania go do trenażera, aby zapewnić prawidłowe ustawienie z tylną oponą.

Krok 3: Zdejmij tylną oponę z roweru i zamocuj tylne kołki

Aby zdjąć tylną oponę z roweru, najpierw spuść powietrze z opony. Następnie odkręć nakrętki mocujące łożysko tylnego koła. Odłącz łańcuch od tylnego biegu. Jeśli rower ma tylne hamulce, może być konieczne wyjęcie tylnych klocków hamulcowych. Gdy koło i opona są całkowicie zdjęte, użyj łomu, aby naciągnąć oponę na bok koła. Trzymając łom między kołem a oponą, poproś kogoś, aby obrócił koło, aby powoli podważyć oponę. Po zakończeniu wykonaj czynności w odwrotnej kolejności, aby ponownie zamontować koło na rowerze. Pamiętaj, aby przed ponownym założeniem założyć pasek na koło. Aby zainstalować kołki, przesuń je na tylną oś przed ponownym założeniem nakrętek mocujących.

Krok 4: Budowanie obwodu

Widoczny na schemacie obwód uzyskano z podanego linku:

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

Zbudowany przez nas obwód spełnia dwie funkcje. Pierwszym z nich jest regulacja zmiennego napięcia wejściowego DC z silnika na stałe napięcie wyjściowe 5 V DC używane do zasilania świateł. Drugim jest wykorzystanie dzielnika napięcia w celu zmniejszenia napięcia wyjściowego z silnika do zakresu od 0 do 5 woltów. To wyjście jest następnie wprowadzane do analogowego portu wejściowego Arduino Uno, którego limit wynosi 5 V. Arduino Uno jest zakodowany, aby aktywować określone światła przy określonym napięciu. Ten kod znajduje się poniżej.

Obwód pokazany na powyższym schemacie służy do równomiernego rozdziału prądu między 5 liniowymi regulatorami napięcia (lm338). Tych regulatorów nie można po prostu umieścić równolegle, aby rozłożyć obciążenie, ponieważ różnice w ich wewnętrznych komponentach powodują nieco inne wyjścia z każdego z nich. Regulator liniowy, który zapewnia najwyższą moc, ostatecznie przejmuje całe obciążenie. Wykorzystanie powyższego obwodu stabilizuje wyjścia i równomiernie rozkłada obciążenie. Światła pobierają maksymalny prąd około 1,5 A skonfigurowany przy użyciu wybranych kolorów (48 niebieskich 2 czerwonych). Zakodowanie wszystkich świateł na białe spowodowałoby maksymalny pobór prądu (3A). Napięcie jest regulowane w dół z maksymalnie 28V do 5V. To różnica 23V. 23 V x 1,5 A = 34,5 W mocy, która musi zostać rozproszona w postaci ciepła. Dlatego tak ważny jest dla zespołu rozkład obciążenia pomiędzy regulatorami. Gdyby jeden regulator miał przejąć całe obciążenie, przekroczyłby swoją maksymalną temperaturę pracy.

Najpierw zbuduj obwód na płytce stykowej bez lutowania. Dość duży kondensator (użyliśmy 2200 uF) będzie musiał być umieszczony na wyjściu silnika, aby zmniejszyć jego hałas. To czyści dane wejściowe odbierane przez Arduino i sprawia, że wyświetlanie światła jest bardziej spójne (światła nie migają chaotycznie). Jeśli jednak chciałbyś stworzyć maszynę do wytwarzania zajęć, zaoszczędź 2 dolary i opróżnij kondensator. Następnie włącz obwód dzielnika napięcia. Poprowadź przewód połączeniowy z dzielnika napięcia do wejścia analogowego A0 Arduino Uno. Wskocz także Arduino do ziemi. Zobacz załączony rysunek. Więcej informacji na temat okablowania świateł można znaleźć pod poniższym linkiem:

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

Krok 5: Testowanie obwodu

Sprzęt widoczny na stole laboratoryjnym powyżej jest przydatny, ale nie jest wymagany do testowania obwodu. Będziesz jednak potrzebował jakiegoś sposobu, aby obrócić wał wyjściowy silnika prądu stałego. Najlepiej byłoby, gdybyśmy po prostu skorzystali z roweru, ale ponieważ wciąż był on w poczcie, musieliśmy znaleźć alternatywne rozwiązanie. Upewnij się, że odwróciłeś polaryzację silnika (przewód uziemiający (czarny) staje się gorący, a gorący (czerwony) przewód uziemiający). Gdy wszystko jest już podłączone, wyreguluj potencjometr w obwodzie, aż uzyskasz napięcie wyjściowe 5V. Do tego celu można użyć dowolnego standardowego woltomierza. Obwód będzie musiał być pod znacznym obciążeniem, aby prawidłowo wyregulować napięcie wyjściowe. Aby uruchomić kod mikrokontrolera, należy pobrać oprogramowanie komputerowe Arduino. Trzeba będzie również zainstalować bibliotekę FastLED. Po pobraniu oprogramowania i przesłaniu kodu do Arduino, przejdź do monitora szeregowego w prawym górnym rogu i będziesz mógł obserwować napięcie wejściowe, które otrzymuje Arduino Uno. W razie potrzeby dokonaj regulacji, aby maksymalnie skondensować obwód, i przetestuj ponownie. Upewnij się, że wszystkie elementy działają prawidłowo przed przejściem do przodu.

Krok 6: Przylutuj obwód

Na powyższym obrazku możesz zauważyć, że zbudowane są dwie płytki drukowane. Początkowo zespół planował użyć 10 liniowych regulatorów napięcia lm338, ale po dalszych testach ustalono, że jeden obwód z 5 jest znaczący. Jednak płyta, której nie potrzebowaliśmy, zawierała dzielnik napięcia, dlatego nadal jest używana.

Z osobistych preferencji zespół zdecydował się przełączyć regulatory liniowe na płytkę drukowaną. Dzięki temu mogliśmy je nieco swobodniej montować i lepiej wspierać duże radiatory. Przylutuj wszystkie komponenty z prototypu do nowej płytki lutowniczej. Użyliśmy płytki permaproto, aby obwód był dokładną repliką po przeniesieniu go z płytki stykowej bez lutowania. Do tworzenia szybkich odłączeń od silnika i świateł wykorzystano dwa 5-złączowe bloki zaciskowe.

Krok 7: Zbuduj tablicę informacyjną

Tablica informacyjna została zbudowana w kilku krokach.

1) Tablica wyświetlacza składa się z płyty i uchwytu. Wyświetlacz jest wykonany z cienkiego drewna i zamontowany na stojaku o wymiarach 57 1/2 cala na 5 stóp. Stojak jest podtrzymywany przez poprzeczną belkę rozciągającą się pod kątem 45 stopni. kąt od tylnej nogi do stojaka pionowego. Ten został skonstruowany przy użyciu drewna i śrub. Po skompletowaniu deski i stojaka w uchwycie w każdym z narożników wywiercono cztery kółka

2) Wyświetlacz liter (C-I-T-A-D-E-L) został skonstruowany oddzielnie od wyświetlacza i uchwytu. Litery zostały najpierw narysowane, a następnie wycięte z płytek płyty wiórowej o wymiarach 8 x 12 cali. Wszystkie litery mają wysokość 10 cali i różnej szerokości. Litery zostały wycięte piłą taśmową na zewnątrz i wyrzynarką do wnętrz liter.

3) Po wycięciu liter zostały one przymocowane do tablicy płynnym gwoździem. Zapewniło to, że litery zostały przymocowane do tablicy. Następnie w literach wywiercono otwory za pomocą wiertła 12'. Zapewniłoby to wyświetlanie świateł.

4) Następnie wyświetlacz pomalowano na biało, a litery (C-I-T-A-D-E-L) pomalowano na kolor baby blue. Następnie do ramy deski dodano niebieskie wykończenie.

5) Litery (T-H-E) zostały namalowane na tablicy, wszystkie o wysokości 4 i różnej szerokości.

6) Bulldog na dole deski został namalowany na deskę mieszanką farb akrylowych. Otwory wywiercono przez oczy wiertłem 12 mm, aby pasowały do świateł.

7) Na koniec w tablicy umieszczono światła i tablica informacyjna była kompletna.