Demo năng lượng cho xe đạp (Xây dựng): 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Mục đích của Có thể hướng dẫn này là tạo ra một cuộc trình diễn năng lượng xe đạp tương tác để khơi dậy niềm yêu thích của trẻ em đối với kỹ thuật. Dự án hoạt động như sau, khi một đứa trẻ đạp xe đạp nhanh hơn, nó có thể kích hoạt nhiều đèn hơn trên bảng hiển thị, cuối cùng đánh vần từ CITADEL bằng đèn LED màu xanh lam. Khi người lái tiếp tục đạp nhanh hơn, anh ta có thể kích hoạt mắt của chó ngao dưới dạng đèn LED màu đỏ. Chiều rộng của mỗi cụm không bao giờ vượt quá 30 inch để đảm bảo dự án có thể vừa với các lớp học thông qua bất kỳ ô cửa kích thước tiêu chuẩn nào. Bảng hiển thị được chế tạo trên bánh xe để có thể dễ dàng vận chuyển. Với tất cả các vật liệu và công cụ có sẵn, dự án này sẽ mất khoảng 6 đến 10 ngày để hoàn thành với chi phí ước tính khoảng $ 400 USD nếu bạn phải mua tất cả các bộ phận phần cứng / điện cũng như xe đạp.

Dụng cụ được sử dụng: Máy khoan động lực, máy cưa bàn, máy ghép hình, máy khoan, máy chà nhám, thước dây, kẹp chặt, bộ cờ lê ổ cắm, sắt hàn, dụng cụ uốn dây, máy in 3D, các dụng cụ gia đình khác nhau (kìm, kéo, v.v.)

Vật liệu được sử dụng:

12mm Điểm ảnh LED RGB Digitel mỏng khuếch tán (Dải 25) (2)

GDSTIME 5V DC 50mm Quạt (2)

Arduino Uno

Vành đai một mặt rộng 5 mm (HTD), rộng 15 mm

Kent 20 "Boys Ambush Bicycle hoặc bất kỳ loại xe đạp 20" nào khác có chốt phía sau

Bộ tản nhiệt lớn - Gói Multiwatt (từ Sparkfun) (5)

Weathershield 2”x4” x8’Gỗ xẻ được xử lý áp lực 1-1 / 2” (4)

Ván ép cho bảng hiển thị (muốn trọng lượng nhẹ nhưng có độ bền cao)

Bảng hạt cho các chữ cái

Tấm lót gỗ vuông cho chân bảng hiển thị

Gói giá trị Corner Brace (18564)

Nẹp góc nặng Everbilt 2”(2 gói)

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

Động cơ xe tay ga điện 24V 250W cho xe tay ga truyền động bằng dây đai (Mục # MOT-24250B)

Dây cáp điện màu đen WIR-110, 16 Gauge (12 ft)

Dây cáp nguồn màu đỏ WIR-110, 16 Gauge (12 ft)

Dây đo 16-20

Bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính LM338T / NOPB

Khu nhà ga 5 Gang (2)

Bảng hàn

Điện trở 1,0 Ohm (5)

Điện trở 5,1 kOhm (2)

Điện trở 150 Ohm

Điện trở 100 kOhm

Tụ 2200 uF

Điện trở 20 kOhm

Tụ điện 200 pF

Diode Zener 5V

Bóng bán dẫn 2N2905 hoặc tương đương

Chiết áp 1.5k

LM308 Op-amp

Bộ dây nhảy

Sơn / Chổi sơn

Bước 1: Xây dựng nhà đào tạo

Bắt đầu bằng cách cắt một miếng gỗ 2x4x8 thành hai tấm 28 ", hai tấm khác 24" và hai tấm nữa ở 16 ". Bạn sẽ cần hai tấm 2x4x8 cho việc này. Cắt thêm bốn tấm với góc 45 độ ở mỗi đầu. Hai bảng này phải có chiều dài 10 ". Sử dụng bảng 16 ", sử dụng ghép hình để cắt các vết khía trên bảng có chiều sâu 3" và rộng 1 3/4 ". Sẽ rất hữu ích nếu bạn tìm ra các kích thước này trước khi cắt.

Lấy 2 trong số các bảng 10 "và gắn chúng vào một trong các bảng 16". Dựng bảng 16 "lên bên phải và tựa các bảng 10" vào mỗi mặt của 16 "sao cho chúng bằng phẳng với bảng và sàn. Dùng vít để gắn chặt 3 bảng lại với nhau. Lặp lại quy trình này cho 16" còn lại và hai bảng 10 ".

Đánh dấu điểm chính giữa 12 "của cả bảng 24" và tâm của bảng 16 ". Đặt hai điểm này thẳng hàng với nhau sao cho bảng 16" thẳng đứng và bằng phẳng với bảng 24 "nằm trên mặt của bảng. Khoan 2 vít vào bảng 16 "đến bảng 24" và thêm 2 cho mỗi bảng 10 "đến bảng 24". Lặp lại quy trình này với bảng 24 "khác và bảng 16" có gắn các bảng 10 ".

Tiếp theo, đánh dấu tâm của bảng trên mỗi bảng trong số 28 ". Đánh dấu khác 4" vào mỗi bên của dấu 14 ". Nên có 8" giữa 2 dấu này. Xếp thẳng hàng các bảng 24 "trên các dấu này với mặt trong của bảng trên dấu. Khoan 2 vít vào mỗi chiếc để gắn chặt 3 bảng lại với nhau. Lặp lại điều này với bảng 28" khác để tất cả được kết nối.

Bước 2: Xây dựng / Gắn bộ căng động cơ

Tìm ra một cách phù hợp để căng đai là điều mà cả đội rất vất vả. Chúng tôi đã xem qua một vài ý tưởng khác nhau trước khi đến những gì được thấy ở trên. Một đường ray trượt bằng kim loại sẽ là lý tưởng nhưng do kinh phí thấp, nhóm nghiên cứu đã phải tìm kiếm một đường ray gỗ thay thế.

Bắt đầu bằng cách tạo một hình chữ L bằng cách sử dụng 2 khối "x4". Phần dưới của chữ L mà anh ta sẽ gắn vào phải dài khoảng 8 ". Phần trên cao khoảng 6". Cắt một khối 2 "x4" khác để gắn động cơ. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một cột gỗ nhỏ hình chữ nhật dự phòng mà chúng tôi tìm thấy để tạo ra hệ thống đường ray. Thanh ray dưới cùng được bố trí bởi hai thanh ray gắn vào đáy của khối động cơ. Chìa khóa ở đây là sử dụng gỗ đủ bền để không bị tách ra khi được vặn vào 2 "x4". Nhóm nghiên cứu đã sử dụng máy khoan bấm để khoan một lỗ xuyên suốt khối 2 "x4" mà động cơ được gắn vào. Một lỗ khác được khoan qua phần trên của chữ L. Một chiếc bu lông dài được chạy xuyên suốt hệ thống. Đảm bảo sử dụng vòng đệm lớn ở hai đầu để phân phối tải. Việc lắp ráp cuối cùng đã được gắn vào máy huấn luyện bằng cách sử dụng giá đỡ chữ L. Một khối gỗ nhỏ đã được chèn vào giữa thanh ray và máy đào để ngăn hệ thống có xu hướng cúi xuống khi chịu lực căng cao. Sẽ rất hữu ích nếu có người giữ bộ phận này khi lắp nó vào bộ huấn luyện để đảm bảo độ thẳng hàng phù hợp với lốp sau.

Bước 3: Tháo lốp sau khỏi xe đạp và gắn chốt sau

Để tháo lốp sau ra khỏi xe đạp, trước tiên hãy xì hơi lốp. Tiếp theo tháo đai ốc giữ ổ trục cho bánh sau. Ngắt xích khỏi bánh sau. Nếu xe đạp có phanh sau, có thể phải tháo má phanh sau. Khi bánh xe và lốp xe đã hoàn toàn nghỉ ngơi, hãy dùng xà beng để kéo căng lốp xe qua mặt bánh xe. Trong khi duy trì xà beng giữa bánh xe và lốp xe, hãy nhờ người quay bánh xe để từ từ cạy lốp xe ra. Sau khi hoàn tất, hãy làm theo các bước theo thứ tự ngược lại để lắp lại bánh xe vào xe đạp. Đảm bảo đặt đai xung quanh bánh xe trước khi lắp lại. Để lắp các chốt, hãy trượt chúng qua trục sau trước khi lắp lại các đai ốc.

Bước 4: Xây dựng mạch

Mạch được nhìn thấy trong sơ đồ được lấy từ liên kết được cung cấp:

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

Mạch chúng tôi xây dựng có hai chức năng. Đầu tiên là điều chỉnh đầu vào điện áp một chiều có thể thay đổi từ động cơ thành đầu ra một chiều 5V không đổi được sử dụng để cấp nguồn cho đèn. Thứ hai là sử dụng một bộ chia điện áp để giảm điện áp đầu ra từ động cơ xuống từ 0 đến 5 vôn. Đầu ra này sau đó được đưa vào cổng đầu vào tương tự của Arduino Uno có giới hạn 5V. Arduino Uno được mã hóa để kích hoạt các đèn cụ thể ở một điện áp nhất định. Mã này được cung cấp bên dưới.

Mạch điện trong sơ đồ trên được sử dụng để phân phối dòng điện đều giữa 5 bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính (lm338). Các bộ điều chỉnh này không thể đơn giản được đặt song song để phân phối tải bởi vì sự khác biệt trong các thành phần bên trong của chúng gây ra các kết quả đầu ra hơi khác nhau từ mỗi bộ phận. Bộ điều chỉnh tuyến tính cung cấp sản lượng cao nhất sẽ lấy toàn bộ tải. Việc sử dụng mạch trên sẽ ổn định các đầu ra và phân phối tải đồng đều. Đèn tạo ra dòng điện tối đa khoảng 1,5A được cấu hình bằng các màu đã chọn (48 xanh lam 2 đỏ). Mã hóa tất cả các đèn thành màu trắng sẽ tạo ra dòng điện tối đa được rút ra (3A). Điện áp được điều chỉnh giảm từ tối đa 28V xuống 5V. Đây là một sự khác biệt 23V. Công suất 23V x 1,5A = 34,5W phải tỏa ra dưới dạng nhiệt. Đây là lý do tại sao việc phân phối tải giữa các bộ điều chỉnh lại rất quan trọng đối với nhóm. Nếu một bộ điều chỉnh chịu tất cả tải, nó sẽ vượt quá nhiệt độ hoạt động tối đa của nó.

Đầu tiên, xây dựng mạch trên một breadboard không hàn. Một tụ điện khá lớn (chúng tôi sử dụng 2200 uF) sẽ cần được đặt trên đầu ra của động cơ để giảm tiếng ồn của nó. Điều này làm sạch đầu vào mà Arduino đang nhận và giúp hiển thị ánh sáng nhất quán hơn (đèn không nhấp nháy thất thường). Tuy nhiên, nếu bạn muốn tạo ra một cỗ máy sản xuất động cơ, hãy tiết kiệm $ 2 và làm mất tác dụng của tụ điện. Tiếp theo, kết hợp mạch phân áp. Chạy dây jumper từ bộ chia điện áp đến đầu vào tương tự Arduino Uno A0. Nhảy Arduino xuống đất. Xem bản vẽ đính kèm. Bạn có thể tham khảo thêm thông tin về cách đấu dây đèn tại liên kết dưới đây:

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

Bước 5: Kiểm tra mạch

Thiết bị nhìn thấy trên băng ghế phòng thí nghiệm ở trên rất hữu ích nhưng không bắt buộc để kiểm tra mạch điện. Tuy nhiên, bạn sẽ cần một số cách để quay trục đầu ra của động cơ DC. Tốt nhất, chúng tôi sẽ chỉ sử dụng xe đạp nhưng vì nó vẫn còn trong thư, chúng tôi phải tìm một giải pháp thay thế. Đảm bảo rằng bạn đảo ngược cực của động cơ (dây nối đất (đen) trở nên nóng và dây nóng (đỏ) trở thành dây nối đất). Khi mọi thứ đã được kết nối, hãy điều chỉnh chiết áp trong mạch cho đến khi bạn nhận được điện áp đầu ra là 5V. Bất kỳ vôn kế tiêu chuẩn nào cũng có thể được sử dụng cho việc này. Mạch sẽ cần phải chịu tải đáng kể để điều chỉnh đúng đầu ra điện áp. Phần mềm máy tính Arduino sẽ cần được tải xuống để chạy mã cho bộ điều khiển vi mô. Thư viện FastLED cũng sẽ cần được cài đặt. Sau khi phần mềm được tải xuống và bạn tải mã lên Arduino, hãy chuyển đến màn hình nối tiếp ở góc trên cùng bên phải và bạn sẽ có thể quan sát đầu vào điện áp mà Arduino Uno đang nhận. Thực hiện các điều chỉnh để ngưng tụ mạch xuống càng xa càng tốt nếu cần và kiểm tra lại. Đảm bảo tất cả các thành phần hoạt động bình thường trước khi chuyển tiếp.

Bước 6: Hàn mạch

Trong hình trên, bạn có thể nhận thấy rằng có hai bảng mạch được xây dựng. Ban đầu, nhóm dự định sử dụng 10 bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính lm338 nhưng sau khi thử nghiệm thêm, xác định một mạch có 5 là đáng kể. Tuy nhiên, bảng chúng tôi đã kết thúc không cần chứa bộ chia điện áp, do đó nó vẫn được sử dụng.

Vì sở thích cá nhân, nhóm nghiên cứu đã quyết định chuyển các bộ điều chỉnh tuyến tính vào bảng mạch. Điều này cho phép chúng tôi gắn chúng tự do hơn một chút và hỗ trợ tốt hơn cho các tản nhiệt lớn. Hàn tất cả các thành phần từ nguyên mẫu của bạn vào bảng hàn mới của bạn. Chúng tôi đã sử dụng một bảng cố định để mạch sẽ là một bản sao chính xác khi di chuyển nó từ bảng mạch không hàn. Hai khối thiết bị đầu cuối 5 gang đã được sử dụng để tạo ra sự ngắt kết nối nhanh chóng khỏi động cơ và đèn.

Bước 7: Xây dựng bảng hiển thị

Bảng hiển thị được xây dựng theo một loạt các bước.

1) Bảng hiển thị bao gồm một bảng và một giá đỡ. Màn hình được làm bằng gỗ mỏng và được gắn vào chân đế có kích thước 57 1/2 inch x 5 ft. Chân đế được hỗ trợ bởi một chùm tia cắt ngang kéo dài 45 độ. góc từ chân sau so với phương thẳng đứng. Nó được xây dựng bằng gỗ và đinh vít. Sau khi hoàn thành bảng và chân đế, bốn bánh xe được khoan vào giá đỡ ở mỗi góc tương ứng

2) Màn hình hiển thị các chữ cái (C-I-T-A-D-E-L) được xây dựng tách biệt với màn hình và giá đỡ. Các chữ cái đầu tiên được vẽ và sau đó được cắt ra từ các viên gạch lát bằng ván dăm có kích thước 8 in x 12 in. Các chữ cái đều có kích thước cao 10 in, với các chiều rộng khác nhau. Các chữ cái được cắt bằng cưa vòng cho phần bên ngoài và ghép hình cho phần bên trong của các chữ cái.

3) Sau khi các chữ cái được cắt, chúng được gắn vào bảng bằng đinh lỏng. Điều này đảm bảo các chữ cái được bảo mật trên bảng. Tiếp theo, các lỗ được khoan trên các chữ cái bằng cách sử dụng một bit 12 '. Điều này sẽ đảm bảo Đèn sẽ được hiển thị.

4) Tiếp theo, màn hình được sơn màu trắng và các chữ cái (C-I-T-A-D-E-L) được sơn màu xanh lam. Một đường viền màu xanh sau đó đã được thêm vào khung của bảng.

5) Các chữ cái (T-H-E) được sơn lên bảng với chiều cao 4 chiều với chiều rộng khác nhau.

6) Bulldog ở dưới cùng của bảng được sơn lên bảng bằng cách sử dụng hỗn hợp sơn acrylic. Các lỗ được khoan qua mắt với một lỗ 12mm để lắp đèn.

7) Cuối cùng, đèn đã được đặt vào bảng và bảng hiển thị đã hoàn thành.