Cá nhân PowerPlant: 27 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

PowerPlant cá nhân là một thiết bị di động khai thác điện thông qua pin mặt trời và máy phát điện quay tay, vào pin NiMH. Thiết bị cũng bao gồm một đồng hồ vạn năng trực quan theo dõi lượng năng lượng được lưu trữ. Nguồn điện cá nhânPlant có thể được sử dụng để cấp nguồn cho các ứng dụng lên đến 8V ở 70 mA. Được thiết kế bởi: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell cùng với Mike Dory @ Eyebeam cho Hội thảo Năng lượng Thay thế 06.23.07eyebeam ********

Bước 1: Vật liệu

Điện tử cho nguồn điện Mạch 1 - Động cơ bước (Nhật Bản Servo KP4M4-029 12VDC) 1 - Bảng điều khiển năng lượng mặt trời (8V) 1 - Pin NiMH (7.2V, 70 mA) 8 - 1N4001 Điốt3 - Đầu nối 1 - Đầu cắm đực 5 chân18 hoặc dây rắn 20 gauge (đỏ, đen, xanh lam, xanh lục) Đối với đồng hồ vạn năng trực quan1 - LED đỏ, 1.5V1 - LED vàng, 1.5 V1 - LED xanh lục, 1.5 V1 - 100 Ohm điện trở1 - 150 Ohm điện trở1 - 1N4730 (3.9V) diode zener1 - 1N4733 (5.1V) diode zener1 - 1N4737 (7.5V) diode zener1 - công tắc tạm thời Phần cứng 1 - 2.5 "x1.75" Bảng tạo mẫu PCB1 - Sơ đồ bảng in (tải xuống pdf bên dưới) Sơ đồ mạch để tham khảo (tải pdf bên dưới) (tải xuống dwg / pdf bên dưới) Hộp acrylic 1 - 3.5 "x3.5" x4.5 "1 - 3/16 "x1" Trụ đóng bằng vít3 - 3/16 "x1 / 4" Trụ gắn với vít3 - # 10 SAE Washer2 - # 4 bu lông vít máy d) Dao và Lưỡi dao Exacto để tìm nguồn cung cấp: Home DepotRadio ShackContainer StoreElectronics GoldmineSolarboticsJameco Electronics

Bước 2: Sơ đồ bảng in

In ra một bản sao Sơ đồ bảng đã in và cắt ra. Sơ đồ đặt bên của Bảng tạo mẫu PCB không có vòng hàn đồng. Sơ đồ sẽ chỉ cho bạn cách đặt các thành phần của bạn ở một bên và mặt khác, bạn sẽ hàn các thành phần của mình vào bảng tạo mẫu.

Bước 3: Cuộn 1 chỉnh lưu

Chèn 4 trong số các Điốt 1N4001 vào vị trí như hình dưới đây. Các điốt phải được lắp theo hướng được chỉ ra trên Sơ đồ bảng in; nếu không chúng sẽ không hoạt động bình thường. Bằng cách đặt 4 điốt như được chỉ ra, bạn đang chỉnh lưu (chuyển nguồn từ 2 pha của động cơ bước 4 pha từ dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều) Cuộn dây 1.

Bước 4: Chỉnh lưu cuộn dây 2

Lắp 4 Điốt 1N4001 khác vào vị trí như hình dưới đây. Bằng cách đặt 4 điốt này như được chỉ ra, bạn đang chỉnh lưu (chuyển nguồn từ 2 pha của động cơ bước 4 pha từ dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều) Cuộn dây 2.

Bước 5: Cuộn dây 1 & 2 và đầu cắm

Cắt hai miếng dây màu xanh lam và hai miếng dây màu xanh lá cây bằng các dụng cụ rút dây. Dải từng đầu của mỗi đoạn dây. Chèn dây vào vị trí như hình minh họa.

Chèn đầu cắm đực 5 chân như được chỉ ra, với mặt ngắn của chân hướng xuống bảng tạo mẫu. Đây là nơi động cơ sẽ được gắn vào mạch.

Bước 6: Hàn

Lật ngược bảng và bắt đầu hàn các kết nối như được hiển thị trên Sơ đồ bảng đã in bằng mỏ hàn và thuốc hàn của bạn. Sẽ dễ hàn hơn nếu dây đan chéo nhau trước đó. Đảm bảo nối các mối nối với một lượng thuốc hàn tốt. Tránh lạnh các mối nối (khi mối hàn xuất hiện mờ).

Bước 7: Hoàn thành mạch Động cơ bước (Máy phát điện)

Khi bạn đã hàn xong mạch động cơ bước (máy phát điện), mặt sau của bảng tạo mẫu của bạn sẽ xuất hiện như hình minh họa.

Bước 8: Thiết bị đầu cuối

Chèn 2 thiết bị đầu cuối, một đầu vào một trong hai đầu của bảng tạo mẫu theo hướng như hình minh họa. Nếu lỗ đục quá nhỏ, hãy sử dụng Dao Exacto để mở rộng lỗ. Cắt hai đoạn dây dài 3 (bất kỳ màu nào) và sử dụng dụng cụ rút dây để dải hoàn toàn các dây. Những dây này sẽ chạy ở phía đối diện của bảng tạo mẫu (với các vòng hàn bằng đồng), từ cực dương sang cực dương của mỗi đầu nối và âm tới cực âm của mỗi thiết bị đầu cuối. Thiết bị đầu cuối bên trái sẽ được sử dụng để đầu vào dây dẫn cho pin. Đầu cuối bên phải sẽ được sử dụng để đầu vào dây dẫn cho bảng điều khiển năng lượng mặt trời.

Bước 9: Thiết bị đầu cuối hàn

Lật bảng tạo mẫu. Chèn dây đã tước vào các lỗ như được chỉ dẫn (tham khảo sơ đồ bảng in ở mặt khác trong suốt). Các dây có thể luồn vào rồi lại rút ra để đến gần nhất có thể với thiết bị đầu cuối và giữ ở vị trí như hình minh họa. Hàn hai nút phía bắc và hai phía nam của bộ chỉnh lưu cho cuộn dây 1 & 2 với các dây hở chạy từ đầu cuối đến đầu cuối. Điều này kết hợp các bộ chỉnh lưu với các thiết bị đầu cuối để hoàn thành mạch cho động cơ bước (máy phát điện). Đảm bảo giữ các dây điện hở ra khỏi các kết nối khác.

Bước 10: Kiểm tra

Bây giờ bạn đã sẵn sàng để kiểm tra mạch với động cơ bước để đảm bảo rằng tất cả các kết nối của bạn được hàn đúng cách và tất cả các thành phần được đặt chính xác.

Chèn các dây dẫn của động cơ bước vào đầu cắm nam 5 chân. Dây đen của động cơ bước nên được đặt trên chân cắm không có nhãn Cuộn 1 hoặc Cuộn 2. Sử dụng đồng hồ vạn năng của bạn (được đặt thành điện áp DC) để đo điện áp mà máy phát đang tạo ra khi bạn quay trục. Đặt đầu dò dương (đỏ) của đồng hồ vạn năng vào vít dương của một trong hai đầu nối và đầu dò âm (đen) vào vít âm của cùng một đầu nối. Quay trục bằng tay sẽ mang lại năng suất trong khoảng 4-8 volt. Nếu bạn không thấy kết quả, đây là một số mẹo khắc phục sự cố: 1) Kiểm tra tất cả các kết nối hàn để đảm bảo mọi thứ đã được hàn hoàn toàn và kết nối với nhau. Ngược lại, hãy đảm bảo rằng các kết nối không được chạm vào nhau không ở cùng nhau. 2) Đảm bảo rằng tất cả các điốt được hướng đúng hướng như được chỉ ra trên sơ đồ bảng in. 3) Kiểm tra xem các dây dẫn của động cơ đã được lắp đúng cách chưa - dây đen của động cơ không được đặt trên một trong hai chân của Cuộn dây 1 & 2.

Bước 11: Đồng hồ vạn năng trực quan

Đồng hồ vạn năng trực quan được tích hợp sẵn sẽ cho phép bạn xem có bao nhiêu năng lượng được lưu trữ từ các nguồn năng lượng thay thế mà không cần phải sử dụng đồng hồ vạn năng.

Chèn các điốt zener theo hướng thích hợp như được hiển thị trên sơ đồ bảng in và theo chìa khóa như hình dưới cùng. Các số trong khóa sẽ tương ứng với các số được in trên điốt zener. Đưa các điện trở vào các khe có màu sắc tương ứng (trong trường hợp này hướng không quan trọng). Cắt một miếng dây đen và dải cả hai đầu, lắp vào bên cạnh các điện trở như hình minh họa. Tiếp theo, chèn ba đèn LED theo thứ tự như hiển thị: xanh lá cây, vàng, đỏ (cam).

Bước 12: Đồng hồ vạn năng trực quan hàn

Lật bảng tạo mẫu và hàn đồng hồ vạn năng trực quan vào vị trí như đã chỉ định. Tham khảo sơ đồ bảng in ở mặt sau. Bắt chéo dây để giữ cố định và dễ hàn. Tránh các kết nối lạnh (bề ngoài mờ). Đảm bảo giữ các kết nối riêng biệt không nên ở cùng nhau, vì khu vực này được tổ chức chặt chẽ.

Bước 13: Kiểm tra Đồng hồ vạn năng trực quan

Kiểm tra Đồng hồ vạn năng trực quan để đảm bảo rằng nó đang hoạt động.

Đặt các dây dẫn của động cơ bước lên đầu nối nam. Quay trục của động cơ bước (máy phát điện) và xem các đèn LED sáng lên tương ứng. Đèn xanh báo hiệu điện thế đến ~ 5.6, đèn vàng báo hiệu điện thế đến ~ 6.8. Cả hai đèn LED đều đo điện áp phụ thuộc vào độ sáng của chúng. Ví dụ, nếu pin đang giữ 6.1 V, thì đèn xanh sẽ sáng và đèn vàng sẽ mờ. Đèn LED màu đỏ (hiển thị màu cam ở đây) sẽ chỉ sáng trên ~ 9,2 volt. Đối với ứng dụng này, pin được sử dụng là 7,2 volt và 70 mA. Nếu đèn LED màu đỏ sáng, pin đã ở mức đầy đủ. Không tiếp tục sạc pin với đèn LED đỏ sáng, nếu không pin có thể sạc quá mức và hoạt động sai. Nếu bạn không thấy kết quả, đây là một số mẹo khắc phục sự cố: 1) Kiểm tra tất cả các kết nối hàn để đảm bảo mọi thứ đã được hàn hoàn toàn và kết nối với nhau. Ngược lại, hãy đảm bảo rằng các kết nối không được chạm vào nhau không ở cùng nhau. 2) Đảm bảo rằng tất cả các điốt zener đều được hướng đúng hướng như được chỉ ra trên sơ đồ bảng in. 3) Kiểm tra các số trên điốt zener để đảm bảo rằng chúng có thứ tự phù hợp như được chỉ ra trên sơ đồ bảng in. * Trong hình ảnh này, chúng tôi đã thêm một công tắc và gắn pin sớm (và sau đó tháo chúng ra) để xem nó hoạt động như thế nào. Điều này là không cần thiết, nhưng nó rất vui.

Bước 14: Công tắc và thiết bị đầu cuối của thời điểm hàn

Cắt 2 đoạn dây dài màu đỏ và 2 đoạn dây dài màu đen. Dải cả hai đầu của mỗi dây. Quấn một đầu dây đỏ và một đầu dây đen vào các đầu của công tắc tạm thời. Quấn một đầu của dây màu đỏ và một đầu của dây màu đen vào các đầu của thiết bị đầu cuối. Hàn 4 dây dẫn vào dây dẫn. Công tắc tạm thời sẽ bật đồng hồ vạn năng trực quan và thiết bị đầu cuối sẽ được sử dụng làm đầu ra cho PowerPlant cá nhân.

Bước 15: Bảng điều khiển năng lượng mặt trời hàn

Cắt 2 đoạn dây dài, một đỏ và một đen. Dùng dụng cụ tuốt bỏ cả hai đầu của mỗi dây. Hàn một đầu của dây đen vào dây dẫn âm trên bảng điều khiển năng lượng mặt trời (trên bảng điều khiển có ghi "-"). Hàn một đầu của dây màu đỏ vào dây dẫn dương trên bảng điều khiển năng lượng mặt trời (phải được ghi trên bảng bằng dấu "+").

Bước 16: Trường hợp: Sơ hở

Sử dụng Mẫu vỏ được cung cấp (có thể tải xuống ở bước 1) để xác định và cắt các lỗ cần thiết cho các thành phần. Chúng tôi sử dụng máy cắt laser để đánh dấu các lỗ cho chính xác (vì loại acrylic này không thích bị cắt qua máy cắt laser), và sau đó khoan các lỗ cho phù hợp.

Bước 17: Gears (tùy chọn)

Bước này không cần thiết, nhưng là một bổ sung tuyệt vời cho powerPlant cá nhân. Các bánh răng giúp trục động cơ bước quay nhanh hơn, tạo ra nhiều năng lượng hơn.

Sử dụng Mẫu bánh răng được cung cấp (tải xuống ở bước 1) để cắt một bánh răng nhỏ và lớn thành một tấm plexiglass 4 "x5" x1 / 8 ". Chúng tôi đã sử dụng máy cắt laser, vì điều này chính xác hơn nhiều. Vì những bánh răng này có kích thước nhỏ chúng tôi không khuyên bạn nên cắt bằng tay. Một giải pháp thay thế cho bộ bánh răng này là mua bánh răng làm sẵn.

Bước 18: Vỏ: Động cơ bước và bánh răng nhỏ

Lắp động cơ bước vào hộp như hình minh họa với các vít của động cơ hướng ra ngoài hộp. Gắn các vít vào vỏ bằng 2 bu lông vít máy # 4. Đặt vòng đệm số 10 lên trục của động cơ ra khỏi hộp, sau đó đặt bánh răng nhỏ (tùy chọn) lên trên như được chỉ dẫn.

Bước 19: Vỏ: Bánh răng lớn (tùy chọn)

Chèn trụ của vít liên kết 3/16 "x1" giữa vỏ và bánh răng lớn vào lỗ trên mép của bánh răng lớn như hình minh họa. Gió quyền trượng vào trụ. Đây sẽ là tay cầm để sang số.

Sau đó, lắp trụ của vít liên kết 3/16 "x1 / 4" vào bên trong hộp và xuyên qua lỗ như hình minh họa. Đặt một máy giặt SAE số 10 lên trụ và sau đó đặt bánh răng lớn lên trên. Kết thúc bằng cách quấn vít vào trụ. Kiểm tra bánh răng bằng tay cầm để xem chúng chạy trơn tru như thế nào!

Bước 20: Trường hợp: Bảng điều khiển năng lượng mặt trời

Chèn Bảng điều khiển năng lượng mặt trời vào bên trong hộp như hình với mặt ô hướng ra ngoài. Lấy các chốt từ hai vít kết dính 3/16 "x1 / 4" và trượt một vòng đệm SAE số 10 trên mỗi vít. Đặt các cột bên trong hộp và trượt chúng qua các lỗ ở hai bên của bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Xoay các vít vào các trụ tương ứng của chúng.

Bước 21: Trường hợp: Chuyển đổi và thiết bị đầu cuối

Chèn công tắc tạm thời và thiết bị đầu cuối vào các khe hở như đã chỉ ra. Các dây dẫn phải ở bên trong trường hợp.

Bước 22: Vỏ: Ban tạo mẫu và pin

Đặt Bảng tạo mẫu của bạn với mạch điện đã hoàn thiện bên trong hộp như được chỉ dẫn. Băng xốp có thể được sử dụng để cố định mạch vào bên trong vỏ khi các dây dẫn từ pin, tế bào năng lượng mặt trời, động cơ bước và thiết bị đầu ra được gắn vào. Đảm bảo không băng qua bất kỳ kết nối hàn nào.

Đặt pin ở dưới cùng của hộp, bên cạnh động cơ bước như được chỉ dẫn. Cố định bằng băng xốp sau khi các dây dẫn được gắn vào mạch.

Bước 23: Thiết bị đầu cuối đầu ra hàn

Lấy các dây dẫn dương (đỏ) và âm (đen) của đầu ra đầu ra chèn vào bảng tạo mẫu trong các khe tương ứng của chúng như được chỉ ra. Hàn các dây dẫn đến cực pin ở phía ngược lại.

Bước 24: Chuyển đổi hàn

Chèn dây dẫn từ công tắc vào các khe như được chỉ ra (giữa hình ảnh). Lưu ý rằng vị trí tích cực và tiêu cực không quan trọng đối với công tắc.

Đảm bảo hàn các dây dẫn như được chỉ ra trên sơ đồ bảng in.

Bước 25: Gắn bảng điều khiển năng lượng mặt trời

Nới lỏng các vít trên thiết bị đầu cuối của bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Chèn các dây dẫn từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời vào các lỗ của thiết bị đầu cuối với vị trí tích cực và tiêu cực như đã chỉ ra. Vặn chặt các vít và kiểm tra xem các dây dẫn đã được giữ chắc chắn chưa.

Bước 26: Gắn pin NiMH

Nới lỏng các vít trên thiết bị đầu cuối cho pin NiMH. Cắm dây dẫn từ pin NiMH vào các lỗ của thiết bị đầu cuối với vị trí tích cực và tiêu cực như đã chỉ ra. Vặn chặt các vít và kiểm tra xem các dây dẫn đã được giữ chắc chắn chưa.

Bước 27: Hoàn thành

Kiểm tra sức mạnh cá nhân của bạn để xem nó hoạt động như thế nào!

Xoay núm vặn một chút rồi nhấn nút trên công tắc và xem đồng hồ vạn năng trực quan hiển thị lượng điện năng của pin. Đặt nguồn điện của bạn Đặt ra ngoài ánh nắng mặt trời và theo dõi lượng năng lượng mà nó thu thập. Sau đó, sử dụng powerPlant của bạn để cấp nguồn cho các thiết bị. Chúng tôi đã cung cấp năng lượng cho arduino mini của mình bằng powerPlant, hãy xem bạn có thể cung cấp năng lượng nào! Sửa đổi powerPlant của bạn để phù hợp với nhu cầu của bạn. John O'Malley đã thay đổi các bánh răng cho một chiếc xe đạp của mình (xem hình ảnh bên dưới). Chúc vui vẻ!