הדגמת אנרגיית אופניים (בנייה): 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

מטרת מדריך זה הייתה ליצור הפגנת אנרגיה אופניים אינטראקטיבית כדי לעורר עניין של הילד בהנדסה. הפרויקט עובד כדלקמן, כשילד מדווש על אופניים מהר יותר, הוא מסוגל להפעיל יותר אורות על לוח התצוגה, ובסופו של דבר מאיית את המילה CITADEL בנורות LED כחולות. כשהרוכב ממשיך לדווש מהר יותר, לאחר מכן הוא מסוגל להפעיל את עיני הבולדוג כאורות LED אדומים. הרוחב של כל מכלול לעולם אינו עולה על 30 אינץ 'כדי להבטיח שהפרויקט יוכל להשתלב בכיתות לימוד דרך כל פתח בגודל סטנדרטי. לוח התצוגה בנוי על גלגלים כך שניתן להעביר אותו בקלות. עם כל החומרים והכלים הזמינים, פרויקט זה ייקח בערך 6 עד 10 ימים להסתיים בעלות מוערכת בסביבות ~ 400 דולר אם אתה צריך לקנות את כל רכיבי החומרה/החשמל כמו גם את האופניים.

כלים משומשים: מקדחה חשמלית, מסור שולחן, מסור, מקדחה, מלטשת, מדידת קלטת, אחיזת אחיזה, ערכת מפתחות שקע, מגהץ הלחמה, כלי לחיצת חוטים, מדפסת תלת מימד, כלים ביתיים שונים (צבת, מספריים וכו ')

חומרים בשימוש:

12 מ מ פיקסלים LED דקים של Digitel RGB (גדיל של 25) (2)

מאוורר GDSTIME 5V DC 50mm (2)

ארדואינו אונו

חגורת 5 מ"מ (HTD), חגורת חד צדדית ברוחב 15 מ"מ

קנט 20 "בנים אמבוס אופניים או כל אופני 20" אחרים עם יתדות אחוריות

גוף קירור גדול - חבילת מולטי וואט (מבית Sparkfun) (5)

Weathershield 2 "x4" x8 'לחץ מטופל בעץ Everbilt 1-1/2 "(4)

דיקט ללוח תצוגה (רוצה משקל קל אך עמיד במקצת)

לוח חלקיקים למכתבים

דיבלים מעץ מרובעים לרגלי לוח תצוגה

חבילת ערך סד פינה (18564)

EVERBILT 2 פינת כביסה כבדה (2 חבילות)

ברגי Grip-Rite # 8 x 2”(דגם # PTN2S1)

מנוע קטנוע חשמלי 24V 250W לקטנועים עם חגורות (פריט מס 'MOT-24250B)

WIR-110, 16 מד כבל חשמל שחור (12 רגל)

WIR-110, 16 מד כבל חשמל אדום (12 רגל)

16-20 חוט מד

ווסת מתח לינארי LM338T/NOPB

בלוק מסוף 5 כנופיות (2)

לוחות הלחמה

נגדי 1.0 אוהם (5)

נגדי 5.1 קאוהם (2)

נגד 150 אוהם

התנגדות של 100 קאוהם

קבלים 2200 uF

התנגדות של 20 קאוהם

200 קילו קבלים

דיודה זנר 5V

טרנזיסטור 2N2905 או שווה ערך

1.5k פוטנציומטר

מגבר אופטי LM308

ערכת חוט מגשר

צבע / מברשות צבע

שלב 1: בניית המאמן

התחל על ידי חיתוך 2x4x8 חתיכות עץ לשני לוחות בגודל "28, עוד שני לוחות בגודל 24", ועוד שניים ב 16 ". לשם כך תצטרך שני לוחות 2x4x8. לחתוך ארבעה לוחות נוספים עם זוויות של 45 מעלות בכל קצה. אורך שני הלוחות האלה צריך להיות באורך 10 אינץ '. בעזרת הלוחות בגודל 16 אינץ ', חותכים בעזרת פאזל לחיתוכים בלוח שרוחבו 3 אינץ' ורוחב 3/4 אינץ '. כדאי לאתר את המידות הללו לפני ביצוע החיתוך.

קח 2 מתוך לוחות 10 אינץ 'והצמד אותם לאחד מלוחות 16 אינץ'. הניחו את הלוח בגודל 16 אינץ 'ימינה והניחו את הלוחות בגודל 10 אינץ' כנגד כל צד של ה -16 אינץ 'כך שהם יישרדו עם הלוח והרצפה. השתמשו בברגים כדי להדק את 3 הלוחות יחד. חזור על תהליך זה במשך 16 הנותרים ו שני לוחות בגודל 10 אינץ '.

סמן את מרכז 12 "סימן של שני הלוחות 24" ואת מרכז הלוחות "". קו שני הסימנים יחד כך שהלוח "16 יהיה זקוף ויישר עם הלוח" 24 הניח על צדו. מקדח 2 ברגים לתוך הלוח בגודל 16 אינץ 'ל -24 אינץ' ועוד 2 עבור כל לוח בגודל 10 אינץ 'ללוח 24 ". חזור על תהליך זה עם הלוח השני בגודל" 24 ולוח ה -16 "עם הלוחות המצורפים בגודל 10 אינץ'.

לאחר מכן, סמן את מרכז הלוח על כל אחד מהלוחות בגודל "28. צור סימון נוסף 4" מכל צד של הסימון "". בין 2 הסימנים הללו צריך להיות 8 ". יישר את הלוחות בגודל 24 אינץ 'על הסימנים האלה עם החלק הפנימי של הלוח על הסימון. מקדחים 2 ברגים לכל אחד כדי להדק את 3 הלוחות יחד. חזור על הפעולה עם הלוח השני בגודל "28 כך שכולם מחוברים.

שלב 2: בניית/הצמדת מותח מנועים

להסיק דרך מתאימה למתוח את החגורה היה משהו שהקבוצה נאבקה איתו. עברנו כמה רעיונות שונים לפני שהגענו למה שנראה למעלה. מעקה הזזה ממתכת היה אידיאלי אך עקב תקציב נמוך הצוות נאלץ להסתפק במעקה עץ מתורגל.

התחל על ידי יצירת דמות בצורת L באמצעות 2 בלוקים "x4". חלקו התחתון של ה- L שאליו יעלה הרכבת צריך להיות באורך של 8 ס"מ. החלק העליון בגובהו כ -6 ". חותכים בלוק נוסף בגודל 2 "x4" לתושבת המנוע. הצוות השתמש בעמוד עץ מלבני קטן וחסר שמצאנו כדי ליצור את מערכת המסילה. המעקה התחתון חוצה שתי מסילות המותקנות לתחתית בלוק המנוע. המפתח כאן הוא להשתמש בעץ עמיד מספיק כדי לא להתפצל כשהוא מוברג לתוך ה- 2 "x4". הצוות השתמש במכבש כדי לקדוח חור כל הדרך דרך בלוק 2 "x4" שהמנוע מותקן עליו. חור נוסף נקדח דרך החלק העליון של ה- L. בורג ארוך הועבר לכל אורך המערכת. הקפד להשתמש בכביסות גדולות משני הקצוות לחלוקת העומס. ההרכבה הסופית הורכבה על המאמן באמצעות סוגריים L. גוש עץ קטן הוכנס בין המעקה למאמן כדי למנוע את נטיית המערכת להתכופף בעת מתח גבוה. כדאי שמישהו יחזיק את הרכבה במקום בעת הרכבה למאמן כדי להבטיח יישור נכון עם הצמיג האחורי.

שלב 3: הסר את הצמיג האחורי מהאופניים והצמד יתדות אחוריות

כדי להסיר את הצמיג האחורי מהאופניים, קודם כל יש להוציא את הצמיג. לאחר מכן הסר את האומים שמחזיקים את המסב במקומו של הגלגל האחורי. נתק את השרשרת מההילוך האחורי. אם לאופניים יש בלמים אחוריים, ייתכן שיהיה צורך להסיר את רפידות הבלמים האחוריים. לאחר שהגלגל והצמיג כבויים לחלוטין, השתמש במתיחה כדי למתוח את הצמיג על צד הגלגל. תוך שמירה על מוט המנוף בין הגלגל לצמיג, בקש ממישהו לסובב את הגלגל כדי לחטט לאט את הצמיג. לאחר השלמתו, בצע את השלבים בסדר הפוך כדי להתקין מחדש את הגלגל בחזרה על האופניים. הקפד לשים את החגורה סביב הגלגל לפני ההתקנה מחדש. להתקנת היתדות, החלק אותם מעל הציר האחורי לפני התקנת האומים המחוזרים.

שלב 4: בניית המעגל

המעגל הנראה בתרשים התקבל מהקישור המצורף:

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

למעגל שבנינו יש שתי פונקציות. הראשון הוא לווסת את קלט מתח DC המשתנה מהמנוע לפלט קבוע של 5V DC המשמש להפעלת הנורות. השני הוא שימוש במפריד מתח כדי להפחית את תפוקת המתח מהמנוע לבין 0 ל -5 וולט. פלט זה נכנס לאחר מכן ליציאת הכניסה האנלוגית של Arduino Uno שיש לה גבול של 5V. ה- Arduino Uno מקודד להפעלת אורות ספציפיים במתח מסוים. קוד זה ניתן להלן.

המעגל המוצג בתרשים לעיל משמש להפצת הזרם באופן שווה בין 5 ווסתים מתח ליניארי (lm338). לא ניתן להציב רגולטורים אלה במקביל לחלוקת העומס מכיוון שההבדלים ברכיבים הפנימיים שלהם גורמים לתפוקות מעט שונות מכל אחת מהן. הרגולטור הליניארי המספק את הפלט הגבוה ביותר בסופו של דבר לוקח את כל העומס. ניצול המעגל למעלה מייצב את התפוקות ומפיץ את העומס באופן שווה. האורות שואבים זרם מרבי של כ- 1.5A המוגדר באמצעות הצבעים שנבחרו (48 כחול 2 אדום). קידוד האורות כולם לבנים ייצור את הזרם המרבי המצויר (3A). המתח מוסדר למטה ממקסימום של 28V ל -5V. זהו הבדל של 23V. 23V x 1.5A = 34.5W של הספק שיש לפזר כחום. זו הסיבה שחלוקת העומס בין הרגולטורים חשובה כל כך לצוות. אם וסת אחד היה לוקח את כל העומס, הוא יעלה על טמפרטורת ההפעלה המרבית שלו.

ראשית, בנה את המעגל על לוח לחם ללא הלחמה. יהיה צורך להציב קבל גדול למדי (השתמשנו ב- 2200 uF) על פני פלט המנוע כדי להפחית את הרעש שלו. זה מנקה את הקלט שהארדואינו מקבל וגורם לתצוגת האור להיות עקבית יותר (אורות לא מהבהבים בצורה לא יציבה). עם זאת, אם תרצה ליצור מכונה לייצור התקפים, חסוך 2 $ ובטל את הקבל. לאחר מכן, שלב את מעגל מחלק המתח. הפעל חוט מגשר ממחלק המתח לכניסת A0 האנלוגית של Arduino Uno. קופץ את הארדואינו גם לאדמה. ראו ציור מצורף. מידע נוסף לחיווט האורות ניתן למצוא בקישור להלן:

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

שלב 5: בדיקת המעגל

הציוד הנראה על ספסל המעבדה למעלה שימושי אך אינו נדרש לבדיקת המעגל. עם זאת, תצטרך דרך כלשהי לסובב את פיר הפלט של מנוע ה- DC. באופן אידיאלי, היינו פשוט משתמשים באופניים אבל מכיוון שהוא עדיין היה בדואר, היינו צריכים למצוא פתרון חלופי. הקפד להפוך את הקוטביות של המנוע (חוט הארקה (שחור) הופך חם וחם (אדום) חוט הופך לקרקע). לאחר שהכל מחובר, התאם את הפוטנציומטר במעגל עד שתקבל מתח יציאה של 5V. ניתן להשתמש בכל מד מתח סטנדרטי לשם כך. המעגל יצטרך להיות תחת עומס משמעותי כדי להתאים כראוי את פלט המתח. יש להוריד את תוכנת המחשב Arduino כדי להפעיל את הקוד לבקר המיקרו. כמו כן יהיה צורך להתקין את ספריית FastLED. לאחר הורדת התוכנה ואתה מעלה את הקוד ל- Arduino, עבור אל הצג הסדרתי בפינה השמאלית העליונה ותוכל לראות את כניסת המתח שמקבל ה- Arduino Uno. בצע התאמות בכדי לעבות את המעגל ככל שניתן במידת הצורך ובדוק שוב. וודא שכל הרכיבים פועלים כראוי לפני שתמשיך קדימה.

שלב 6: הלחמה של המעגל

בתמונה למעלה אתה עשוי להבחין כי ישנם שני מעגלים בנויים. במקור, הצוות תכנן להשתמש ב -10 ווסת מתח לינארי lm338 אך לאחר בדיקות נוספות, קבע מעגל אחד עם 5 משמעותי. עם זאת, הלוח שבסופו של דבר לא נזקקנו לו מכיל את מחלק המתח, ומכאן שהוא עדיין מנוצל.

מתוך העדפה אישית, החליט הצוות לקפוץ בין הרגולטורים הליניאריים ללוח המעגלים. זה איפשר לנו להרכיב אותם קצת יותר בחופשיות ולתמוך טוב יותר בכיורי החום הגדולים. הלחם את כל הרכיבים מהאב טיפוס שלך ללוח ההלחמה החדש שלך. השתמשנו בלוח פרמפרוטו כדי שהמעגל יהווה העתק מדויק בעת העברתו מלוח הלחם ללא הלחמה. שני 5 אבני מסוף של כנופיות נוצלו ליצירת ניתוקים מהירים מהמנוע ומהאורות.

שלב 7: בנה את לוח התצוגה

לוח התצוגה נבנה במספר שלבים.

1) לוח התצוגה מורכב מלוח ותושבת. התצוגה בנויה מעץ דק ומותקנת על מעמד בגובה של 57 אינץ 'על 5 רגל. המעמד נתמך על ידי קרן חתך המשתרעת על 45 מעלות. זווית מהרגל האחורית למעמד האנכי. זה נבנה באמצעות עץ וברגים. לאחר השלמת הלוח והמעמד, קדחו בארבעה גלגלים בהר בכל פינה בהתאמה

2) תצוגת האותיות (C-I-T-A-D-E-L) נבנתה בנפרד מהתצוגה ומהרכיבה. האותיות נמשכו תחילה ולאחר מכן נחתכו מאריחים של לוח חלקיקים שהיו בגודל 8 אינץ 'x 12 אינץ' בגודל כל האותיות בגובה 10, ברוחבים משתנים. האותיות נחתכו בעזרת מסור לפנים החיצוניות ופסל לפנים האותיות.

3) לאחר חיתוך האותיות הן היו מחוברות ללוח בעזרת מסמר נוזלי. זה הבטיח לאבטח את המכתבים ללוח. לאחר מכן, נקדחו חורים באותיות באמצעות סיביות 12 '. זה יבטיח שהאורות יוצגו.

4) לאחר מכן, הצג נצבע בלבן והאותיות (C-I-T-A-D-E-L) נצבעו כחול תינוק. לאחר מכן נוספה חיתוך כחול למסגרת הלוח.

5) האותיות (T-H-E) נצבעו על הלוח כולן בגובה 4 עם רוחבים משתנים.

6) הבולדוג בתחתית הלוח נצבע על הלוח בעזרת תערובת של צבע אקרילי. חורים נקדחו דרך העיניים עם מעט 12 מ מ שיתאימו לאורות.

7) לבסוף, האורות הונחו בלוח ולוח התצוגה הושלם.