Demo de energie pentru biciclete (Build): 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Scopul acestui instructabil a fost de a crea o demonstrație interactivă a energiei bicicletei pentru a suscita interesul copilului pentru inginerie. Proiectul funcționează după cum urmează, deoarece un copil pedalează mai repede bicicleta, el este capabil să activeze mai multe lumini pe afișaj, pronunțând în cele din urmă cuvântul CITADEL în lumini LED albastre. În timp ce călărețul continuă să pedaleze mai repede, el poate apoi să activeze ochii buldogului ca lumini LED roșii. Lățimea fiecărui ansamblu nu depășește niciodată 30 de inci pentru a se asigura că proiectul se poate încadra în săli de clasă prin orice ușă de dimensiuni standard. Tabloul de afișaj este construit pe roți, astfel încât să fie ușor de transportat. Cu toate materialele și instrumentele disponibile, acest proiect va dura aproximativ 6 până la 10 zile pentru a se finaliza la un cost estimat de aproximativ ~ 400 USD dacă trebuie să cumpărați toate componentele hardware / electrice, precum și bicicleta.

Instrumente utilizate: burghiu electric, ferăstrău de masă, ferăstrău, presă de găurit, șlefuitor, măsurătoare cu bandă, prindere menghină, set chei cu soclu, fier de lipit, instrument de sertizare a sârmei, imprimantă 3D, diverse unelte de uz casnic (clești, foarfece etc.)

Materiale utilizate:

Pixeli LED RGB Digitel subțiri difuzați de 12 mm (șir de 25) (2)

Ventilator GDSTIME 5V DC 50mm (2)

Arduino Uno

Pitch de 5 mm (HTD), centură cu o singură față de 15 mm lățime

Kent 20 "Boys Ambush Bicycle sau orice altă bicicletă de 20" cu chei din spate

Radiator mare - pachet multiwatt (de la Sparkfun) (5)

Weathershield 2 "x4" x8 'Cherestea tratată sub presiune Everbilt 1-1 / 2 "(4)

Placaj pentru panou de afișare (doresc ușor, dar oarecum durabil)

Tablă de particule pentru scrisori

Dibluri pătrate din lemn pentru picioarele panoului de afișare

Pachet de valoare pentru colțar (18564)

Suport colț Everbilt de 2”(2 pachete)

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

Motor electric de 24V 250W pentru scutere cu curea (Articol # MOT-24250B)

WIR-110, fir negru de cablu de alimentare de calibru 16 (12 ft)

WIR-110, fir de cablu de alimentare roșu cu calibru 16 (12 ft)

Sârmă ecartament 16-20

Regulator de tensiune liniară LM338T / NOPB

Bloc terminal 5 ganguri (2)

Placi de lipit

Rezistențe de 1,0 Ohm (5)

Rezistențe de 5,1 kOhm (2)

Rezistor de 150 Ohm

Rezistor de 100 kOhm

Condensator 2200 uF

Rezistor de 20 kOhm

Condensator 200 pF

Diodă Zener de 5V

2N2905 Tranzistor sau echivalent

Potențiometru de 1,5 k

LM308 Op-amp

Set de sârmă jumper

Vopsele / Pensule

Pasul 1: Construirea antrenorului

Începeți prin tăierea a 2x4x8 bucăți de lemn în două plăci de 28 ", alte două plăci la 24" și încă două la 16 ". Pentru aceasta, veți avea nevoie de două plăci de 2x4x8. Tăiați încă patru plăci cu unghiuri de 45 de grade la fiecare capăt. Aceste două plăci ar trebui să aibă o lungime de 10 ". Folosind plăcile de 16 ", utilizați un ferăstrău pentru a tăia crestăturile din placă care au o adâncime de 3" și o lățime de 1 3/4 ". Este util să identificați aceste dimensiuni înainte de a vă tăia.

Luați 2 dintre plăcile de 10 "și atașați-le la una dintre plăcile de 16". Ridicați placa de 16 "în dreapta și sprijiniți-le de 10" de fiecare parte a 16 ", astfel încât să fie la același nivel cu placa și cu podeaua. Folosiți șuruburi pentru a fixa cele 3 plăci împreună. Repetați acest proces pentru restul de 16" și două plăci de 10 ".

Marcați marcajul central de 12 "al ambelor plăci de 24" și centrul plăcilor de 16 ". Căptușiți cele două repere împreună, astfel încât placa de 16" să fie în poziție verticală și spălați-o cu placa de 24 "așezată pe lateral. Forați 2 șuruburi în placa de 16 "la 24" și încă 2 pentru fiecare placă de 10 "la placa de 24". Repetați acest proces cu cealaltă placă de 24 "și placa de 16" cu plăcile de 10 "atașate.

Apoi, marcați centrul plăcii pe fiecare dintre cele 28 de plăci. Faceți un alt marcaj de 4 "pe fiecare parte a marcajului de 14". Ar trebui să existe 8 "între aceste 2 mărci. Aliniați plăcile de 24 "de pe aceste mărci cu interiorul plăcii de pe marcaj. Forați 2 șuruburi în fiecare pentru a fixa cele 3 plăci împreună. Repetați acest lucru cu cealaltă placă de 28", astfel încât toate să fie conectate.

Pasul 2: Construirea / atașarea dispozitivului de tensionare a motorului

Echipa cu care s-a luptat a obținut un mod adecvat de a tensiona centura. Am trecut prin câteva idei diferite înainte de a ajunge la ceea ce se vede mai sus. O șină glisantă din metal ar fi fost ideală, dar datorită unui buget redus, echipa a trebuit să se mulțumească cu o șină din lemn schimbată.

Începeți prin a crea o figură în formă de L folosind 2 blocuri "x4". Partea inferioară a L pe care va monta șina trebuie să aibă aproximativ 8 "lungime. Partea superioară de aproximativ 6" înălțime. Tăiați încă un bloc de 2 "x4" pentru suportul motorului. Echipa a folosit un stâlp de lemn dreptunghiular de rezervă pe care l-am găsit pentru a crea sistemul feroviar. Șina inferioară este straddled de două șine montate pe partea inferioară a blocului motor. Cheia aici este să folosiți lemnul suficient de durabil pentru a nu fi despicat atunci când este înșurubat în 2 "x4" s. Echipa a folosit o presă de găurit pentru a face o gaură până la capăt prin blocul de 2 "x4" la care este montat motorul. O altă gaură a fost forată prin porțiunea superioară a L. Un șurub lung a fost parcurs până la capăt prin sistem. Asigurați-vă că utilizați șaibe mari la fiecare capăt pentru a distribui sarcina. Ansamblul final a fost montat pe antrenor folosind consolele L. Un mic bloc de lemn a fost introdus între șină și antrenor pentru a preveni tendința sistemului de a se înclina atunci când este sub tensiune ridicată. Este util să aveți pe cineva care ține ansamblul la loc atunci când îl montați pe antrenor pentru a asigura alinierea corectă cu anvelopa din spate.

Pasul 3: Scoateți anvelopa din spate de pe bicicletă și atașați știfturile din spate

Pentru a scoate anvelopa din spate de pe bicicletă, dezumflați mai întâi anvelopa. Apoi scoateți piulițele care țin rulmentul în poziție pentru roata din spate. Deconectați lanțul de la treapta de viteză spate. Dacă bicicleta are frâne din spate, poate fi necesar să scoateți plăcuțele de frână din spate. Odată ce roata și anvelopa sunt complet oprite, utilizați o palană pentru a întinde anvelopa peste partea roții. În timp ce mențineți palanca între roată și anvelopă, puneți pe cineva să întoarcă roata pentru a scoate încet anvelopa. După finalizare, urmați pașii în ordine inversă pentru a reinstala roata înapoi pe bicicletă. Asigurați-vă că ați pus cureaua în jurul roții înainte de a o reinstala. Pentru a instala cârligele, glisați-le peste puntea spate înainte de a reinstala piulițele de fixare.

Pasul 4: Construirea circuitului

Circuitul văzut în schemă a fost obținut din linkul furnizat:

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

Circuitul pe care l-am construit are două funcții. Primul este de a regla tensiunea variabilă de intrare continuă de la motor la o ieșire constantă de 5V continuă utilizată pentru alimentarea luminilor. Al doilea este de a utiliza un divizor de tensiune pentru a reduce tensiunea de ieșire de la motor la între 0 și 5 volți. Această ieșire este apoi introdusă în portul de intrare analogic al Arduino Uno, care are o limită de 5V. Arduino Uno este codificat pentru a activa lumini specifice la o anumită tensiune. Acest cod este furnizat mai jos.

Circuitul prezentat în schema de mai sus este utilizat pentru a distribui curentul în mod egal între 5 regulatoare de tensiune liniare (lm338). Aceste regulatoare nu pot fi plasate pur și simplu în paralel pentru a distribui sarcina, deoarece diferențele în componentele lor interne determină ieșiri ușor diferite de fiecare. Regulatorul liniar care oferă cea mai mare ieșire ajunge să preia întreaga sarcină. Utilizarea circuitului de mai sus stabilizează ieșirile și distribuie sarcina uniform. Luminile atrag un curent maxim de aproximativ 1,5 A configurat folosind culorile alese (48 albastru 2 roșu). Codificarea luminilor pentru a fi albe ar crea curentul maxim tras (3A). Tensiunea este reglată în jos de la maxim 28V la 5V. Aceasta este o diferență de 23V. 23V x 1,5A = 34,5W putere care trebuie disipată sub formă de căldură. Acesta este motivul pentru care distribuția sarcinii între regulatoare este atât de importantă pentru echipă. Dacă un regulator ar prelua toată sarcina, acesta ar depăși temperatura maximă de funcționare.

Mai întâi, construiți circuitul pe o placă de lipit fără lipire. Un condensator destul de mare (am folosit un 2200 uF) va trebui plasat pe ieșirea motorului pentru a reduce zgomotul. Aceasta curăță intrarea pe care o primește Arduino și face ca afișajul luminii să fie mai consistent (luminile nu clipesc neregulat). Cu toate acestea, dacă doriți să creați o mașină producătoare de crize, economisiți 2 USD și anulați condensatorul. Apoi, încorporați circuitul divizor de tensiune. Rulați un cablu jumper de la divizorul de tensiune la intrarea analogică A0 Arduino Uno. Treceți și Arduino în pământ. Vezi desenul atașat. Informații suplimentare pentru cablarea luminilor pot fi găsite la linkul de mai jos:

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

Pasul 5: Testarea circuitului

Echipamentul văzut pe banca de laborator de mai sus este util, dar nu este necesar pentru a testa circuitul. Cu toate acestea, veți avea nevoie de o modalitate de a roti arborele de ieșire al motorului de curent continuu. În mod ideal, am fi folosit bicicleta, dar, din moment ce era încă în poștă, a trebuit să găsim o soluție alternativă. Asigurați-vă că inversați polaritatea motorului (firul de împământare (negru) devine fierbinte și firul fierbinte (roșu) devine împământat). Odată ce totul este conectat, reglați potențiometrul din circuit până când obțineți o tensiune de ieșire de 5V. Pentru aceasta poate fi utilizat orice voltmetru standard. Circuitul va trebui să fie sub o sarcină substanțială pentru a regla corect tensiunea de ieșire. Software-ul computerului Arduino va trebui descărcat pentru a rula codul pentru microcontroler. Biblioteca FastLED va trebui, de asemenea, să fie instalată. Odată ce software-ul este descărcat și încărcați codul pe Arduino, accesați monitorul serial din colțul din dreapta sus și veți putea observa intrarea de tensiune pe care o primește Arduino Uno. Efectuați ajustări pentru a condensa circuitul în jos cât mai mult posibil, dacă este necesar și testați din nou. Asigurați-vă că toate componentele funcționează corect înainte de a merge mai departe.

Pasul 6: lipiți circuitul

În imaginea de mai sus s-ar putea să observați că sunt construite două plăci de circuit. Inițial, echipa a planificat să utilizeze regulatoare de tensiune liniară de 10 lm338, dar după teste suplimentare, a stabilit că un circuit cu 5 a fost substanțial. Cu toate acestea, placa pe care am ajuns să nu avem nevoie conținea divizorul de tensiune, prin urmare este încă utilizată.

Din preferințe personale, echipa a decis să sară regulatoarele liniare pe placa de circuit. Acest lucru ne-a permis să le montăm puțin mai liber și să susținem mai bine chiuvetele mari. Lipiți toate componentele de la prototipul dvs. la noua placă de lipit. Am folosit o placă permaproto, astfel încât circuitul să fie o replică exactă atunci când o mutăm de pe placa de sudură fără lipire. Au fost utilizate două blocuri terminale cu 5 ganguri pentru a crea deconectări rapide de la motor și de la lumini.

Pasul 7: Construiți placa de afișare

Tabloul de afișaj a fost construit într-o serie de pași.

1) Tabloul de afișare este format dintr-o placă și un suport. Afișajul este construit din lemn subțire și montat pe un suport de 57 1/2 in pe 5 ft. Suportul este susținut de o grindă transversală care se extinde la 45 de grade. unghi de la piciorul din spate la suportul vertical. Acesta a fost construit folosind lemn și șuruburi. După finalizarea plăcii și a suportului, patru roți au fost găurite în montură la fiecare colț respectiv

2) Afișarea literelor (C-I-T-A-D-E-L) au fost construite separat de afișaj și montare. Literele au fost mai întâi desenate și apoi decupate din plăci de plăci aglomerate care aveau o dimensiune de 8 in x 12 in. Literele au dimensiuni de până la 10 in înălțime, cu lățimi diferite. Literele erau tăiate cu un ferăstrău pentru exterior și un ferăstrău pentru interiorul literelor.

3) După ce literele au fost tăiate, acestea au fost atașate la tablă cu unghie lichidă. Acest lucru a asigurat că scrisorile sunt fixate pe tablă. Apoi, s-au făcut găuri în litere folosind un bit de 12 '. Acest lucru ar asigura faptul că luminile vor fi afișate.

4) Apoi, afișajul a fost vopsit în alb și literele (C-I-T-A-D-E-L) au fost vopsite în albastru. Apoi s-a adăugat o garnitură albastră la rama plăcii.

5) Literele (T-H-E) au fost vopsite pe tablă, toate la o înălțime de 4, cu lățimi diferite.

6) Bulldogul din partea de jos a plăcii a fost vopsit pe placă folosind un amestec de vopsea acrilică. Găurile au fost găurite prin ochi cu un bit de 12 mm pentru a se potrivi luminilor.

7) În cele din urmă, luminile au fost așezate în tablă, iar tabloul de afișare a fost complet.