Kerékpár -energia bemutató (felépítés): 7 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Ennek az utasításnak az volt a célja, hogy egy interaktív kerékpáros energia bemutatót hozzon létre, hogy felkeltse a gyerekek érdeklődését a mérnöki tudomány iránt. A projekt a következőképpen működik, mivel egy gyerek gyorsabban pedálja a kerékpárt, és több fényt tud aktiválni a kijelző táblán, végül kék LED -es fényekben kiírva a CITADEL szót. Ahogy a versenyző továbbra is gyorsabban pedálozik, akkor képes aktiválni a bulldog szemét piros LED fényként. Az egyes szerelvények szélessége soha nem haladja meg a 30 hüvelyket, hogy a projekt bármilyen szabványos ajtón keresztül beférjen az osztálytermekbe. A kijelző tábla kerekekre épül, így könnyen szállítható. Ha minden anyag és eszköz rendelkezésre áll, ez a projekt nagyjából 6-10 napig tart, becsült költsége körülbelül 400 USD, ha meg kell vásárolnia az összes hardvert/elektromos alkatrészt, valamint a kerékpárt.

Használt eszközök: fúrógép, asztali fűrész, kirakós fűrész, fúrógép, csiszológép, mérőszalag, satu markolat, foglalat, forrasztópáka, drótpréselő eszköz, 3D nyomtató, különféle háztartási eszközök (fogó, olló stb.)

Felhasznált anyagok:

12 mm -es diffúz, vékony Digitel RGB LED képpontok (25 darab) (2)

GDSTIME 5V DC 50mm ventilátor (2)

Arduino Uno

5 mm (HTD), 15 mm széles egyoldalas öv

Kent 20 "Boys Ambush Bicycle vagy bármely más 20" -os kerékpár hátsó csapokkal

Nagy hűtőborda - több wattos csomag (a Sparkfun cégtől) (5)

Időjárásvédő 2”x4” x8”nyomás alatt kezelt fűrészáru Everbilt 1-1/2” (4)

Rétegelt lemez a kijelző táblához (könnyű, de kissé tartós)

Forgácslap a levelekhez

Négyzet alakú fa dübelek táblalábakhoz

Corner Brace Value Pack (18564)

Everbilt 2”nagy teherbírású sarokmerevítő (2 csomag)

Grip-Rite # 8 x 2”csavarok (modell # PTN2S1)

24V 250W elektromos robogó motor szíjhajtású robogókhoz (Tételszám: MOT-24250B)

WIR-110, 16 méteres fekete tápkábel vezeték (12 láb)

WIR-110, 16 méteres piros tápkábel vezeték (12 láb)

16-20 Mérőhuzal

LM338T/NOPB lineáris feszültségszabályozó

5 bandás sorkapocs (2)

Forrasztólapok

1,0 ohmos ellenállások (5)

5,1 kOhm ellenállások (2)

150 Ohm ellenállás

100 kOhm ellenállás

2200 uF kondenzátor

20 kOhm ellenállás

200 pF kondenzátor

5V Zener dióda

2N2905 Tranzisztor vagy azzal egyenértékű

1,5k potenciométer

LM308 Op-amp

Jumper huzal készlet

Festék / ecsetek

1. lépés: A tréner építése

Kezdje azzal, hogy egy 2x4x8 fadarabot két 28 "-os táblára, másik két deszkát 24" -re, és további kettőt 16 "-ra vág. Ehhez két 2x4x8 -as táblára lesz szüksége. Vágjon további négy deszkát, amelyek mindkét végén 45 fokos szöget zárnak be. Ennek a két táblának 10 "hosszúnak kell lennie. A 16 "-os táblák használatával szúrófűrésszel vágja le a deszkán a 3" mély és 1 3/4 "széles bevágásokat. Hasznos, ha ezeket a méreteket a vágás előtt felkutatja.

Fogja meg a 10 "-os táblák közül kettőt, és rögzítse őket a 16" -os táblák egyikéhez. Állítsa a 16 "-os táblát jobbra, és támassza a 10" -os táblákat a 16 "mindkét oldalához, hogy azok egy szintben legyenek a táblával és a padlóval. Csavarokkal rögzítse a 3 táblát. Ismételje meg ezt a folyamatot a fennmaradó 16" és két 10 "-os tábla.

Jelölje meg a 24 "-os táblák középső 12" jelét és a 16 "táblák közepét. A két jelet illessze egymáshoz úgy, hogy a 16" -os tábla függőlegesen álljon és egy síkban legyen a 24 "-os táblával az oldalán. Fúrjon 2 csavart a 16 "-tól a 24" -es táblához és további 2 db minden 10 "-es táblához a 24" -es táblához. Ismételje meg ezt a folyamatot a másik 24 "-es táblával és a 16" -es táblával a 10 "-es táblákkal.

Ezt követően jelölje meg a tábla közepét a 28 "táblák mindegyikén. A 14" jel mindkét oldalán tegyen egy újabb 4 "jelzést. A két jel között 8" legyen. Igazítsa ezeknek a jelöléseknek a 24 "-es tábláit a tábla belsejével a jelöléshez. Fúrjon 2 csavart mindegyikbe, hogy rögzítse a 3 táblát. Ismételje meg ezt a másik 28" -es táblával, hogy mindegyik csatlakoztatva legyen.

2. lépés: A motorfeszítő építése/rögzítése

A csapat küzdött az öv megfeszítésének megfelelő módszerével. Mielőtt a fentiekhez látnánk, néhány különböző ötletet átéltünk. A fém csúszó sín ideális lett volna, de az alacsony költségvetés miatt a csapatnak kénytelen volt megelégedni egy fa váltóval.

Kezdje azzal, hogy létrehozott egy L alakú figurát 2 "x4" blokkok használatával. Az L alsó részének, amelyre a sín rögzíti, hozzávetőleg 8 hüvelyk hosszúnak kell lennie, míg a felső része körülbelül 6 hüvelyk magasnak kell lennie. Vágjon le további 2 "x4" tömböt a motor rögzítéséhez. A csapat tartalék, kis téglalap alakú faoszlopot használt, amelyet találtunk a sínrendszer létrehozásához. Az alsó sín két, a motorblokk aljára szerelt sínekkel van ellátva. A kulcs itt az, hogy elég tartós fát használjon ahhoz, hogy ne hasadjon szét, amikor a 2 "x4" -es csavarokba csavarják. A csapat fúrógép segítségével fúrt lyukat egészen a 2 "x4" -es blokkon keresztül, amelyre a motor fel van szerelve. Egy másik lyukat fúrtak át az L. felső részén. Egy hosszú csavart vezettek végig a rendszeren. Feltétlenül használjon nagy alátéteket mindkét végén a terhelés elosztásához. A végszerelvényt L-konzolok segítségével szerelték fel a trénerre. Egy kis fadarab került a sín és a tréner közé, hogy megakadályozza a rendszer hajlamát arra, hogy nagy feszültség alatt meghajoljon. Hasznos, ha valaki a helyén tartja a szerelvényt, amikor a trénerre szereli, hogy biztosítsa a megfelelő beállítást a hátsó abronccsal.

Lépés: Távolítsa el a hátsó gumiabroncsot a kerékpárról, és rögzítse a hátsó csapokat

A hátsó gumiabroncs eltávolításához először engedje le a gumiabroncsot. Ezután távolítsa el a hátsó kerék csapágyát rögzítő anyákat. Válassza le a láncot a hátsó fogaskerékről. Ha a kerékpár hátsó fékkel rendelkezik, szükség lehet a hátsó fékbetétek eltávolítására. Miután a kerék és a gumiabroncs teljesen leállt, feszítővas segítségével feszítse át a gumiabroncsot a kerék oldalán. Miközben a feszítővasat a kerék és a gumiabroncs között tartja, kérje meg valaki, hogy forgassa el a kereket, hogy lassan lehúzza a gumit. Ha befejezte, kövesse a lépéseket fordított sorrendben, hogy visszahelyezze a kereket a kerékpárra. Ügyeljen arra, hogy az övet a kerék köré tegye, mielőtt visszahelyezi. A csapok beszereléséhez csúsztassa őket a hátsó tengelyre, mielőtt visszahelyezné a rögzítőanyákat.

4. lépés: Az áramkör építése

A vázlatban látható áramkört a megadott linkről szereztük be:

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

Az általunk épített áramkörnek két funkciója van. Az első a motorból származó változó egyenfeszültségű bemenet szabályozása a lámpák táplálására használt állandó 5 V egyenáramú kimenetre. A második az, hogy egy feszültségosztót használunk a motorról kimenő feszültség 0 és 5 volt közötti csökkentésére. Ezt a kimenetet az Arduino Uno analóg bemeneti portjába kell bemenni, amelynek határa 5V. Az Arduino Uno kódolt, hogy bizonyos lámpákat aktiváljon bizonyos feszültségen. Ezt a kódot az alábbiakban adjuk meg.

A fenti vázlatban bemutatott áramkör az áram egyenletes elosztására szolgál 5 lineáris feszültségszabályozó között (lm338). Ezeket a szabályozókat nem lehet egyszerűen párhuzamosan elhelyezni a terhelés elosztása érdekében, mivel belső alkatrészeik különbségei kissé eltérő kimeneteket okoznak. A lineáris szabályozó, amely a legnagyobb teljesítményt nyújtja, végül a terhelést veszi át. A fenti áramkör használata stabilizálja a kimeneteket és egyenletesen osztja el a terhelést. A lámpák 1,5A körüli maximális áramot húznak a kiválasztott színek használatával (48 kék 2 piros). Ha a lámpákat teljesen fehérre kódolja, akkor létrejön a maximális áramerősség (3A). A feszültséget maximum 28V -ról 5V -ra lehet szabályozni. Ez 23V különbség. 23 V x 1,5 A = 34,5 W teljesítmény, amelyet hőként kell elvezetni. Ezért olyan fontos a csapat számára a terhelés elosztása a szabályozók között. Ha egy szabályozó elviselné az összes terhelést, akkor meghaladná a maximális üzemi hőmérsékletét.

Először építse fel az áramkört forrasztás nélküli kenyértáblára. Egy meglehetősen nagy kondenzátort (2200 uF -ot használtunk) kell elhelyezni a motor kimenetén a zaj csökkentése érdekében. Ez megtisztítja az Arduino által fogadott bemenetet, és következetesebbé teszi a fénykijelzést (a fények nem villognak szabálytalanul). Ha azonban rohamtermelő gépet szeretne létrehozni, takarítson meg 2 dollárt, és semmisítse meg a kondenzátort. Ezután csatlakoztassa a feszültségosztó áramkört. Futtasson áthidaló vezetéket a feszültségosztótól az Arduino Uno A0 analóg bemenetig. Ugorja be az Arduino -t is a talajba. Lásd a mellékelt rajzot. A lámpák bekötésével kapcsolatos további információk az alábbi linken találhatók:

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

5. lépés: Az áramkör tesztelése

A fenti laboratóriumi padon látható berendezés hasznos, de nem szükséges az áramkör teszteléséhez. Szüksége lesz azonban valamilyen módon az egyenáramú motor kimeneti tengelyének forgatására. Ideális esetben csak a kerékpárt használtuk volna, de mivel még postán volt, alternatív megoldást kellett találnunk. Győződjön meg arról, hogy megfordítja a motor polaritását (a földelő (fekete) vezeték felforrósodik, a forró (piros) vezeték pedig földel). Miután minden csatlakoztatva van, állítsa be a potenciométert az áramkörben, amíg 5 V kimeneti feszültséget nem kap. Ehhez bármilyen szabványos voltmérőt használhat. Az áramkörnek jelentős terhelésnek kell alávetni a kimeneti feszültség megfelelő beállításához. A mikrovezérlő kódjának futtatásához le kell tölteni az Arduino számítógépes szoftvert. A FastLED könyvtárat is telepíteni kell. Miután letöltötte a szoftvert, és feltöltötte a kódot az Arduino -ba, lépjen a jobb felső sarokban lévő soros monitorra, és megfigyelheti az Arduino Uno által fogadott feszültségbemenetet. Ha szükséges, végezze el a beállításokat az áramkör lecsapódásához, amennyire csak lehetséges, és próbálja újra. Győződjön meg arról, hogy minden alkatrész megfelelően működik, mielőtt továbblép.

6. lépés: Forrasztja az áramkört

A fenti képen észreveheti, hogy két áramköri lap van beépítve. Eredetileg a csapat 10 lm338 lineáris feszültségszabályozó használatát tervezte, de további vizsgálatok után megállapította, hogy egy 5 -ös áramkör jelentős. Azonban a tábla, amelyre végül nem volt szükségünk, tartalmazta a feszültségosztót, ezért továbbra is használják.

Személyes preferenciák miatt a csapat úgy döntött, hogy a lineáris szabályozókat az áramköri lapra kapcsolja. Ez lehetővé tette számunkra, hogy egy kicsit szabadabban rögzítsük őket, és jobban támogassuk a nagy hűtőbordákat. Forrasztja az összes alkatrészt a prototípusától az új forrasztótábláig. Permaproto táblát használtunk, hogy az áramkör pontos mása legyen, amikor áthelyezzük a forrasztás nélküli kenyértábláról. Két 5 soros sorkapcsot használtak a motor és a lámpák gyors leválasztásához.

7. lépés: Készítse el a kijelzőpanelt

A kijelző táblát több lépésben építették fel.

1) A kijelző tábla egy táblából és egy tartóból áll. A kijelző vékony fából készült, és egy 57 1/2 x 5 láb méretű állványra van szerelve. Az állványt 45 fokos keresztmetszetű gerenda támogatja. szög a hátsó lábtól a függőleges állványig. Ez fa és csavarok felhasználásával készült. A tábla és az állvány elkészülte után négy kereket fúrtak a tartóba minden egyes sarokban

2) A betűk megjelenítése (C-I-T-A-D-E-L) a kijelzőtől és a tartóról külön készült. A betűket először rajzolták, majd vágták ki a forgácslap lapjaiból, amelyek 8 x 12 hüvelyk méretűek voltak. A betűk mérete 10 magas, változó szélességű. A betűket szalagfűrésszel vágták a külső részekhez, és kirakós fűrésszel a betűk belsejébe.

3) A betűk kivágása után folyékony szögekkel rögzítették a táblához. Ez biztosította a levelek rögzítését a táblán. Ezután lyukakat fúrtak a betűkbe egy 12 'bit segítségével. Ez biztosítja, hogy a fények megjelenjenek.

4) Ezt követően a kijelzőt fehérre festették, a betűket (C-I-T-A-D-E-L) pedig babakékre festették. Ezután egy kék díszítést adtak a tábla keretéhez.

5) A betűket (T-H-E) 4-es magasságban, különböző szélességgel festették a táblára.

6) A tábla alján található Bulldogot akrilfesték keverékével festették a táblára. A szemekbe lyukakat fúrtak egy 12 mm -es bit segítségével, hogy illeszkedjenek a fényekhez.

7) Végül a fényeket a táblába helyezték, és a kijelző tábla elkészült.