PowerPlant personal: 27 de pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

PowerPlantul personal este un dispozitiv portabil care valorifică energia electrică printr-o celulă solară și un generator cu manivelă, într-o baterie NiMH. Dispozitivul include, de asemenea, un multimetru vizual care monitorizează cantitatea de energie stocată. PowerPlant-ul personal poate fi utilizat pentru alimentarea aplicațiilor de până la 8V la 70 mA. Proiectat de: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell cu Mike Dory @ Eyebeam pentru Alternative Energy Workshop 06.23.07eyebeam ********

Pasul 1: Materiale

Electronice pentru circuitul PowerPlant1 - Motor pas cu pas (Japan Servo KP4M4-029 12VDC) 1 - Panou solar (8V) 1 - Baterie NiMH (7,2V, 70 mA) 8 - 1N4001 Diode3 - Terminale 1 - antet masculin cu 5 pini Sârmă solidă cu calibru 18 sau 20 (roșu, negru, albastru, verde) Pentru multimetrul vizual1 - LED roșu, 1,5V1 - LED galben, 1,5 V1 - LED verde, 1,5 V1 - rezistență 100 Ohm 1 - rezistor 150 Ohm 1 - 1N4730 (3,9V) diodă zener1 - 1N4733 (5.1V) zener diode1 - 1N4737 (7.5V) zener diode1 - switch momentan Hardware 1 - 2.5 "x1.75" PCB prototyping board1 - Schema imprimată a plăcii (descărcați pdf mai jos) Schema circuitului schematic pentru referință (descărcați pdf mai jos) (descărcați dwg / pdf mai jos) 1 - 3,5 "x3,5" x4,5 "Cutie acrilică1 - 3/16" x1 "Stâlp de legare cu șurub3 - 3/16" x1 / 4 "Stâlp de legare cu șurub3 - # 10 SAE Washer2 - # 4 șuruburi cu șurub pentru mașină Șablon de unelte (opțional, descărcați dwg / pdf mai jos) 1 - 4 "x5" x1 / 8 "foaie de plexiglas pentru angrenaje (opțional) Echipament Fier de lipit Soldator Multimetru Sârmă șurubelnițe (Phillips și Flathea d) Cuțit Exacto și BladePlaces pentru a găsi consumabile: Home DepotRadio ShackMagazin de containere Electronică GoldmineSolarboticsJameco Electronics

Pasul 2: Diagrama imprimată a plăcii

Imprimați o copie a schemei de imprimare și decupați. Amplasați diagrama pe partea laterală a plăcii de prototipare PCB fără inele de lipit din cupru. Diagrama vă va arăta cum să vă așezați componentele pe o parte, iar pe cealaltă veți lipi componentele pe placa de prototipare.

Pasul 3: Bobina 1 redresor

Introduceți 4 din diodele 1N4001 în loc așa cum se arată mai jos. Diodele trebuie inserate în direcția indicată pe schema imprimată; altfel nu vor funcționa corect. Plasând cele 4 diode așa cum este indicat, rectificați (puterea de rotire de la 2 faze ale motorului pas cu pas cu 4 faze de la curent alternativ la curent continuu) Bobina 1.

Pasul 4: redresor bobină 2

Introduceți alte 4 diode 1N4001 în loc așa cum se arată mai jos. Plasând aceste 4 diode așa cum este indicat, rectificați (puterea de rotire de la 2 faze ale unui motor pas cu pas cu 4 faze de la curent alternativ la curent continuu) Bobina 2.

Pasul 5: bobinați 1 și 2 fire și antet

Tăiați două bucăți de sârmă albastră și două bucăți de sârmă verde cu decapantele de sârmă. Îndepărtați fiecare capăt al fiecărei bucăți de sârmă. Introduceți firul în loc așa cum se arată.

Introduceți antetul tată cu 5 pini, așa cum este indicat, cu partea scurtă a pini orientată în jos în placa de prototipare. Aici motorul va fi atașat la circuit.

Pasul 6: lipire

Întoarceți placa și începeți să lipiți conexiunile așa cum se arată pe schema imprimată a plăcii cu lipitorul și lipirea. Este mai ușor să lipiți dacă firele sunt încrucișate în prealabil. Asigurați-vă că conectați conexiunile cu o cantitate bună de lipit. Evitați îmbinările reci (când lipirea pare mată).

Pasul 7: Finalizați circuitul motorului pas cu pas (generator)

După ce ați terminat de lipit circuitul motorului pas cu pas (generator), partea din spate a plăcii de prototipare ar trebui să apară așa cum se arată.

Pasul 8: terminale

Introduceți 2 terminale, unul la fiecare capăt al plăcii de prototipare în direcția așa cum se arată. Dacă perforațiile sunt prea mici, utilizați cuțitul Exacto pentru a mări gaura. Tăiați două lungimi de 3 de sârmă (orice culoare) și folosiți stripuri de sârmă pentru a dezbrăca firele complet. Aceste fire vor rula pe partea opusă a plăcii de prototipare (cu inele de lipit din cupru), de la partea pozitivă la partea pozitivă a fiecărui terminal și negativ la partea negativă a fiecărui terminal. Terminalul din stânga va fi utilizat pentru a introduce cablurile bateriei. Terminalul din dreapta va fi utilizat pentru a introduce cablurile pentru panoul solar.

Pasul 9: Terminale de lipit

Întoarceți placa de prototipare. Introduceți firele dezbrăcate în orificii conform indicațiilor (consultați schema imprimată a plăcii de pe cealaltă parte). Sârmele pot fi introduse și apoi scoase din nou pentru a se apropia cât mai mult de terminal și de a le menține așa cum se arată. Lipiți cele două noduri nordice și sudice ale redresoarelor pentru bobina 1 și 2 pe firele deschise care se desfășoară de la terminal la terminal. Aceasta unește redresoarele la terminale pentru a finaliza circuitul pentru motorul pas cu pas (generator). Asigurați-vă că țineți firele deschise departe de celelalte conexiuni.

Pasul 10: Testarea

Acum sunteți gata să testați circuitul cu motorul pas cu pas pentru a vă asigura că toate conexiunile sunt lipite corect și că toate componentele sunt plasate corect.

Introduceți cablurile motorului pas cu pas pe antetul tată cu 5 pini. Conductorul negru al motorului pas cu pas trebuie așezat pe știftul care nu este etichetat Bobina 1 sau Bobina 2. Folosiți multimetrul (setat la tensiunea DC) pentru a măsura tensiunea pe care o produce generatorul atunci când rotiți arborele. Așezați sonda pozitivă (roșie) a multimetrului pe șurubul pozitiv al oricărui terminal și sonda negativă (neagră) pe șurubul negativ al aceluiași terminal. Întoarcerea manuală a arborelui ar trebui să cedeze în apropierea a 4-8 volți. Dacă nu vedeți rezultate, iată câteva sfaturi de depanare: 1) Verificați toate conexiunile de lipire pentru a vă asigura că totul este complet lipit și conectat unul la altul. În schimb, asigurați-vă că conexiunile care nu ar trebui să se atingă nu sunt împreună. 2) Asigurați-vă că toate diodele sunt îndreptate în direcția corectă, așa cum este indicat pe schema de imprimare. 3) Verificați dacă cablurile motorului sunt introduse corect - firul negru de la motor nu trebuie așezat pe niciunul dintre pinii bobinei 1 și 2.

Pasul 11: Multimetru vizual

Multimetrul vizual încorporat vă va permite să vedeți câtă energie este stocată din sursele alternative de energie fără a fi nevoie să utilizați un multimetru.

Introduceți diodele zener în direcția corectă așa cum se arată pe schema imprimată a plăcii și conform cheii așa cum se arată în partea de jos. Numerele din tastă vor corespunde cu numerele tipărite pe diodele zener. Introduceți rezistențele în fante cu culorile corespunzătoare (în acest caz direcția nu contează). Tăiați o bucată de sârmă neagră și curățați ambele capete, introduceți-le lângă rezistoare așa cum se arată. Apoi introduceți cele trei LED-uri în ordinea afișată: verde, galben, roșu (portocaliu).

Pasul 12: Multimetru vizual de lipit

Întoarceți placa de prototipare și lipiți multimetrul vizual în poziție, așa cum este indicat. Consultați schema de imprimare pe partea din spate. Treceți firele pentru a le menține în poziție și pentru a ușura lipirea. Evitați conexiunile reci (în aspect mat). Asigurați-vă că păstrați conexiunile separate care nu ar trebui să fie împreună, deoarece această zonă este bine organizată.

Pasul 13: Testarea multimetrului vizual

Testați multimetrul vizual pentru a vă asigura că funcționează.

Așezați cablurile motorului pas cu pas pe capul masculin. Rotiți arborele motorului pas cu pas (generator) și vedeți LED-urile să se aprindă corespunzător. Lumina verde indică o tensiune de până la ~ 5,6, lumina galbenă indică o tensiune de până la ~ 6,8. Ambele LED-uri stabilesc tensiunea în funcție de luminozitatea lor. De exemplu, dacă bateria ține 6,1 V, atunci lumina verde va fi aprinsă, iar lumina galbenă va fi slabă. LED-ul roșu (afișat portocaliu aici) se va aprinde doar peste ~ 9,2 volți. Pentru această aplicație, bateria utilizată este de 7,2 volți și 70 mA. Dacă LED-ul roșu se aprinde, bateria este la capacitate maximă. Nu continuați să încărcați bateria cu LED-ul roșu aprins, altfel poate supraîncărca și funcționa defectuos. Dacă nu vedeți rezultate, iată câteva sfaturi de depanare: 1) Verificați toate conexiunile de lipire pentru a vă asigura că totul este complet lipit și conectat unul la altul. În schimb, asigurați-vă că conexiunile care nu ar trebui să se atingă nu sunt împreună. 2) Asigurați-vă că toate diodele zener sunt îndreptate în direcția corectă, așa cum este indicat pe schema imprimată a plăcii. 3) Verificați numerele de pe diodele zener pentru a vă asigura că acestea sunt în ordinea corectă, așa cum este indicat pe schema imprimată a plăcii. * În această imagine am adăugat un comutator și am atașat bateria devreme (și apoi le-am scos) pentru a vedea cum funcționează. Nu este necesar, dar este distractiv.

Pasul 14: Comutator și terminal momentan de lipit

Tăiați 2 lungimi lungi de sârmă roșie și două lungimi lungi de sârmă neagră. Îndepărtați ambele capete ale fiecărui fir. Înfășurați un capăt al unui fir roșu și un capăt al unui fir negru pe cablurile comutatorului momentan. Înfășurați un capăt al unui fir roșu și un capăt al unui fir negru pe cablurile terminalului. Lipiți cele 4 fire pe cabluri. Comutatorul momentan va porni multimetrul vizual și terminalul va fi folosit ca ieșire pentru powerPlantul personal.

Pasul 15: Panou solar de lipit

Tăiați 2 lungimi lungi de sârmă, una roșie și una neagră. Îndepărtați ambele capete ale fiecărui fir cu separatoarele. Lipiți capătul firului negru pe firul negativ de pe panoul solar (ar trebui să fie indicat pe panou cu „-”). Lipiți un capăt al firului roșu pe firul pozitiv de pe panoul solar (ar trebui să fie indicat pe panou cu „+”).

Pasul 16: Caz: Deschideri

Utilizați șablonul de caz furnizat (descărcabil la pasul 1) pentru a determina și tăia găurile necesare pentru componente. Am folosit un dispozitiv de tăiat cu laser pentru a înregistra găurile pentru precizie (deoarece acest tip de acril nu-i place să fie tăiat pe dispozitivul de tăiat cu laser), apoi am forat găurile în consecință.

Pasul 17: Angrenaje (opțional)

Acest pas nu este necesar, dar este un plus frumos la powerPlant personal. Angrenajele ajută la o rotație mai rapidă a arborelui motorului pas cu pas, producând mai multă putere.

Utilizați șablonul de transmisie furnizat (descărcați la pasul 1) pentru a tăia un angrenaj mic și mare într-o foaie de plexiglas de 4 "x5" x1 / 8 ". Am folosit un tăietor cu laser, deoarece acest lucru este mult mai precis. Deoarece aceste unelte au dimensiuni mici roți dințate, nu recomandăm tăierea manuală. O alternativă la acest set de unelte este achiziționarea de unelte gata făcute.

Pasul 18: Carcasă: Motor pas cu pas și angrenaj mic

Introduceți motorul pas cu pas în carcasă așa cum se arată cu șuruburile motorului îndreptate în afara cutiei. Atașați șuruburile la carcasă cu 2 șuruburi cu șurub pentru mașină 2 # 4. Așezați o șaibă # 10 pe arborele motorului care iese din cutie, apoi plasați angrenajul mic (opțional) deasupra, așa cum este indicat.

Pasul 19: Carcasă: Gear mare (opțional)

Introduceți stâlpul șurubului de legare 3/16 "x1" între carcasă și angrenajul mare în orificiul de pe marginea angrenajului mare, așa cum se arată. Înfășurați șirul în stâlp. Acesta va fi mânerul pentru rotirea treptelor.

Apoi introduceți stâlpul unui șurub de legare de 3/16 "x1 / 4" în interiorul cutiei și prin orificiu așa cum se arată. Așezați o șaibă SAE # 10 pe stâlp și apoi așezați uneltele mari deasupra. Finalizați înfășurând șurubul în stâlp. Testați uneltele cu mânerul pentru a vedea cât de ușor rulează!

Pasul 20: Caz: panou solar

Introduceți panoul solar în interiorul cutiei așa cum se arată cu partea celulei orientată spre exterior. Luați stâlpii de la două șuruburi de liant de 3/16 "x1 / 4" și glisați câte o șaibă SAE # 10 pe fiecare. Puneți stâlpii în interiorul carcasei și glisați-i prin orificiile de pe ambele părți ale panoului solar. Înfășurați șuruburile în stâlpii lor respectivi.

Pasul 21: Caz: Comutator și terminal

Introduceți întrerupătorul momentan și terminalul în deschideri așa cum este indicat. Conductoarele ar trebui să fie în interiorul carcasei.

Pasul 22: Carcasă: Placă de prototipare și baterie

Așezați placa de prototipare cu circuite terminate în interiorul cutiei, așa cum este indicat. Banda de spumă poate fi utilizată pentru a fixa circuitul în interiorul carcasei după ce sunt atașate cablurile de la baterie, celula solară, motorul pas cu pas și terminalul de ieșire. Asigurați-vă că nu lipiți nicio conexiune lipită.

Așezați bateria pe partea inferioară a carcasei, lângă motorul pas cu pas, așa cum este indicat. Fixați cu bandă de spumă odată ce cablurile sunt atașate la circuit.

Pasul 23: Terminal de ieșire a lipirii

Luați cablurile pozitive (roșu) și negativ (negru) ale terminalului de ieșire o inserție în placa de prototipare în sloturile respective, după cum este indicat. Lipiți cablurile la borna bateriei pe partea din spate.

Pasul 24: Comutator de lipit

Introduceți cablurile de la comutator în sloturile așa cum este indicat (centrul imaginii). Rețineți că plasarea pozitivă și negativă nu contează pentru comutator.

Asigurați-vă că lipiți cablurile așa cum este indicat pe schema imprimată a plăcii.

Pasul 25: Atașați panoul solar

Slăbiți șuruburile de pe terminalul panoului solar. Introduceți cablurile de la panoul solar în deschiderile terminalului cu poziționare pozitivă și negativă așa cum este indicat. Strângeți șuruburile și verificați dacă conductorii sunt fixați bine.

Pasul 26: Atașați bateria NiMH

Slăbiți șuruburile de pe terminal pentru bateria NiMH. Introduceți cablurile de la bateria NiMH în orificiile terminalului cu poziționare pozitivă și negativă așa cum este indicat. Strângeți șuruburile și verificați dacă conductorii sunt fixați bine.

Pasul 27: Finalizat

Testați-vă puterea personală pentru a vedea cum funcționează!

Întoarceți manivela pentru o vreme și apoi apăsați butonul de pe comutator și urmăriți cum multimetrul vizual afișează cantitatea de energie pe care o are bateria. Setează-ți puterea Plantează-te la soare și monitorizează câtă energie colectează. Apoi utilizați-vă powerPlant pentru a alimenta dispozitivele. Am alimentat mini-arduino-ul nostru cu PowerPlant, vedeți ce puteți alimenta! Modificați-vă puterea pentru a se potrivi nevoilor dumneavoastră. John O'Malley a schimbat treapta de viteză pentru o platformă pe bicicletă (a se vedea imaginile de mai jos). A se distra!