Personal PowerPlant: 27 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Personal powerPlant er en bærbar enhet som utnytter strøm gjennom en solcelle og håndsveivgenerator til et NiMH -batteri. Enheten inneholder også et visuelt multimeter som overvåker mengden energi som er lagret. Personal powerPlant kan brukes til å drive applikasjoner opp til 8V ved 70 mA Designet av: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell med Mike Dory @ Eyebeam for Alternativ energiverksted 06.23.07eyebeam ********

Trinn 1: Materialer

Elektronikk For kraften Plantekrets 1 - Steppermotor (Japan Servo KP4M4-029 12VDC) 1 - Solcellepanel (8V) 1 - NiMH -batteri (7,2V, 70 mA) 8 - 1N4001 Dioder3 - Terminaler1 - 5 -pinners mannlig overskrift18 eller 20 gauge solid wire (rød, svart, blå, grønn) For det visuelle multimeteret1 - Rød LED, 1.5V1 - Gul LED, 1.5 V1 - Grønn LED, 1.5 V1 - 100 Ohm motstand1 - 150 Ohm motstand1 - 1N4730 (3.9V) zenerdiode1 - 1N4733 (5.1V) zener diode1 - 1N4737 (7.5V) zener diode1 - momentan switch Hardware 1 - 2.5 "x1.75" PCB prototyping board1 - Printed Board Diagram (last ned pdf nedenfor) Skjematisk kretsdiagram for referanse (last ned pdf nedenfor) Deler Case Template (last ned dwg/pdf nedenfor) 1 - 3,5 "x3,5" x4,5 "akrylboks1 - 3/16" x1 "bindestolpe med skrue3 - 3/16" x1/4 "bindestolpe med skrue3 - #10 SAE -skive2 - #4 maskinskruer d) Exacto Knife and Blade Steder å finne rekvisita: Home DepotRadio ShackContainer StoreElectronics GoldmineSolarboticsJameco Electronics

Trinn 2: Printed Board Diagram

Skriv ut en kopi av Printed Board Diagram og klipp ut. Plasser diagrammet på siden av PCB -prototypebrettet uten kobberlodderringer. Diagrammet viser deg hvordan du plasserer komponentene på den ene siden, og på den andre lodder du komponentene til prototypebordet.

Trinn 3: Spole 1 likeretter

Sett inn 4 av 1N4001 -dioder på plass som vist nedenfor. Diodene må settes inn i retningen som er angitt på Printed Board Diagram; ellers fungerer de ikke som de skal. Ved å plassere de 4 dioder som angitt, korrigerer du (svingestrøm fra 2 faser av 4 -faset trinnmotor fra vekselstrøm til likestrøm) Spole 1.

Trinn 4: Coil 2 likeretter

Sett inn ytterligere 4 1N4001 -dioder på plass som vist nedenfor. Ved å plassere disse 4 dioder som angitt, korrigerer du (snueffekten fra 2 faser av en 4 -faset trinnmotor fra vekselstrøm til likestrøm) Spole 2.

Trinn 5: Spole 1 og 2 ledninger og topptekst

Skjær to skiver av blå ledning og to skiver av grønn tråd med trådstripperne. Strip hver ende av hvert stykke tråd. Sett ledningen på plass som vist.

Sett inn 5 -pins mannlig overskrift som angitt, med kortsiden av pinnene vendt ned i prototypebrettet. Det er her motoren vil bli koblet til kretsen.

Trinn 6: Lodding

Snu brettet og begynn å lodde tilkoblingene som vist på Printed Board Diagrammet med loddejernet og loddetinnet. Det er lettere å lodde hvis ledningene krysser hverandre på forhånd. Sørg for å koble til forbindelsene med en god mengde loddetinn. Unngå kalde ledd (når loddetinn ser matt ut).

Trinn 7: Fullfør trinnmotor (generator) krets

Når du er ferdig med å lodde trinnmotor (generator) kretsen, skal baksiden av prototypebrettet vises som vist.

Trinn 8: Terminaler

Sett inn 2 terminaler, en i hver ende av prototypebrettet i retningen som vist. Hvis perforeringene er for små, bruk Exacto Knife for å forstørre hullet. Klipp to 3 lengder med ledninger (hvilken som helst farge) og bruk wire strippere til å fjerne ledninger helt. Disse ledningene vil gå på motsatt side av prototypebrettet (med kobberlodderringer), fra positiv til positiv side av hver terminal og negativ til den negative siden av hver terminal. Terminalen til venstre brukes til å legge inn ledninger til batteriet. Terminalen til høyre brukes til å legge inn ledninger til solcellepanelet.

Trinn 9: Loddeterminaler

Vend om prototypebrettet. Sett de avisolerte ledningene inn i hullene som angitt (se diagrammet på den andre siden). Ledninger kan tre inn og deretter ut igjen for å komme så nær terminalen som mulig og holde på plass som vist. Lodd de to nordlige og to sørnodene til likeretterne for spole 1 og 2 til de åpne ledningene som går fra terminal til terminal. Dette forbinder likeretterne til terminalene for å fullføre kretsen for trinnmotoren (generatoren). Sørg for å holde de åpne ledningene vekk fra de andre tilkoblingene.

Trinn 10: Testing

Nå er du klar til å teste kretsen med trinnmotoren for å sikre at alle tilkoblingene dine er loddet riktig og at alle komponentene er plassert riktig.

Sett ledningene til trinnmotoren på den 5 -pinners hannhodet. Steppermotorens svarte ledning bør plasseres på pinnen som ikke er merket Coil 1 eller Coil 2. Bruk multimeteret ditt (satt til DC -spenning) for å måle spenningen generatoren produserer når du snur akselen. Plasser den positive (røde) sonden på multimeteret på den positive skruen på begge terminaler, og den negative (sorte) sonden på den negative skruen på den samme terminalen. Å snu akselen for hånd skal gi i nærheten av 4-8 volt. Hvis du ikke ser resultater, er det noen feilsøkingstips: 1) Kontroller alle loddetilkoblingene for å kontrollere at alt er loddet og koblet til hverandre. På den annen side må du kontrollere at tilkoblinger som ikke skal berøre ikke er sammen. 2) Sørg for at alle dioder peker i riktig retning som angitt på det trykte kartet. 3) Kontroller at motorens ledninger er skikkelig satt inn - den svarte ledningen fra motoren bør ikke plasseres på noen av spolene 1 og 2.

Trinn 11: Visuelt multimeter

Det innebygde visuelle multimeteret lar deg se hvor mye energi som lagres fra de alternative energikildene uten å måtte bruke et multimeter.

Sett inn zenerdiodene i riktig retning som vist på diagrammet med trykt bord, og i henhold til nøkkelen som vist på bunnen. Tallene i nøkkelen vil svare til tallene som er trykt på zener -dioder. Sett inn motstandene i sporene med tilsvarende farger (i dette tilfellet spiller retningen ingen rolle). Klipp en bit svart ledning og strip begge ender, sett den ved siden av motstandene som vist. Sett deretter inn de tre lysdiodene i rekkefølge som vist: grønt, gult, rødt (oransje).

Trinn 12: Loddet visuelt multimeter

Snu prototypebrettet og lodd det visuelle multimeteret på plass som angitt. Se det trykte brettdiagrammet på baksiden. Kryss ledningene for å holde på plass og lette lodding. Unngå kalde (matte utseende) tilkoblinger. Sørg for å holde forbindelsene atskilt som ikke skal være sammen, ettersom dette området er tett organisert.

Trinn 13: Testing av visuelt multimeter

Test det visuelle multimeteret for å kontrollere at det fungerer.

Plasser ledningene til trinnmotoren på hanhodet. Vri akselen til trinnmotoren (generatoren) og se lysdiodene lyser tilsvarende. Det grønne lyset indikerer en spenning på opptil ~ 5,6, det gule lyset indikerer en spenning på opptil ~ 6,8. Begge lysdiodene måler spenningen avhengig av lysstyrken. For eksempel, hvis batteriet holder 6,1 V, vil det grønne lyset være sterkt og det gule lyset vil være svakt. Den røde (vist oransje her) lyser bare over ~ 9,2 volt. For denne applikasjonen er batteriet som brukes 7,2 volt og 70 mA. Hvis den røde LED -lampen lyser, har batteriet full kapasitet. Ikke fortsett å lade batteriet med den røde LED -lampen tent, ellers kan det overlades og fungere feil. Hvis du ikke ser resultater, er det noen feilsøkingstips: 1) Kontroller alle loddetilkoblingene for å kontrollere at alt er loddet og koblet til hverandre. På den annen side må du kontrollere at tilkoblinger som ikke bør berøre ikke er sammen. 2) Sørg for at alle zenerdiodene peker i riktig retning som angitt på det trykte kartet. 3) Kontroller tallene på zener -dioder for å kontrollere at de er i riktig rekkefølge som angitt på det trykte taveldiagrammet. *I dette bildet la vi til en bryter og festet batteriet tidlig (og deretter fjernet dem) for å se hvordan det fungerte. Dette er ikke nødvendig, men det er morsomt.

Trinn 14: Loddemomentbryter og terminal

Klipp 2 lange lengder med rød ledning og to lange lengder med svart ledning. Strip begge ender av hver ledning. Fest den ene enden av en rød ledning og den ene enden av en svart ledning på ledningene til den øyeblikkelige bryteren. Fest den ene enden av en rød ledning og den ene enden av en svart ledning på ledningene til terminalen. Lodd de 4 ledningene til ledningene. Den midlertidige bryteren vil slå på det visuelle multimeteret og terminalen vil bli brukt som utgang for det personlige powerPlant.

Trinn 15: Solde solpanel

Klipp 2 lange trådlengder, en rød og en svart. Strip begge ender av hver ledning med wire strippere. Lodd den ene enden av den svarte ledningen til den negative ledningen på solcellepanelet (bør angis på panelet med "-"). Lodd den ene enden av den røde ledningen til den positive ledningen på solcellepanelet (bør angis på panelet med "+").

Trinn 16: Sak: Åpninger

Bruk den medfølgende saksmalen (kan lastes ned i trinn 1) for å bestemme og kutte hull som er nødvendige for komponenter. Vi brukte en laserskjærer for å score hullene for nøyaktighet (siden denne typen akryl ikke liker å bli skåret gjennom på laserskjæreren), og boret deretter hullene deretter.

Trinn 17: Gears (valgfritt)

Dette trinnet er ikke nødvendig, men er et fint tillegg til den personlige powerPlant. Girene hjelper en raskere rotasjon av trinnmotorakselen, noe som gir mer kraft.

Bruk utstyrsmalen som følger med (last ned i trinn 1) for å kutte et lite og stort tannhjul i et 4 "x5" x1/8 "ark plexiglass. Vi brukte en laserskjærer, da dette er mye mer nøyaktig. Siden disse tannhjulene har små tannhjul, anbefaler vi ikke å kutte for hånd. Et alternativ til dette giret er å kjøpe ferdige gir.

Trinn 18: Case: Stepper Motor og Small Gear

Sett trinnmotoren inn i etuiet som vist med motorens skruer vendt ut av esken. Fest skruene til etuiet med 2 #4 maskinskruebolter. Plasser en skive nr. 10 på motorakselen som kommer ut av esken, og legg deretter det lille giret (tilleggsutstyr) på toppen som angitt.

Trinn 19: Etui: Stort utstyr (valgfritt)

Sett innlegget på 3/16 "x1" bindeskruen mellom saken og det store giret i hullet på kanten av det store giret som vist. Vind scew inn i innlegget. Dette vil være håndtaket for å snu giret.

Sett deretter inn stolpen til en 3/16 "x1/4" bindeskrue inne i esken og gjennom hullet som vist. Plasser en #10 SAE -vaskemaskin på stolpen, og legg deretter det store giret på toppen. Avslutt med å skru skruen inn i stolpen. Test giret med håndtaket for å se hvor jevnt det går!

Trinn 20: Case: Solar Panel

Sett inn solcellepanelet inne i boksen som vist med cellesiden vendt utover. Ta stolpene fra to 3/16 "x1/4" bindeskruer og skyv en #10 SAE -skive på hver. Sett stolpene inne i saken og skyv dem gjennom hullene på hver side av solcellepanelet. Vri skruene inn i de respektive stolpene.

Trinn 21: Case: Switch og Terminal

Sett den midlertidige bryteren og terminalen inn i åpningene som angitt. Ledningene skal være inne i saken.

Trinn 22: Case: Prototyping Board og batteri

Plasser prototypekortet med ferdige kretser inne i esken som angitt. Skumbånd kan brukes til å feste kretsen til innsiden av saken når ledningene fra batteriet, solcellen, trinnmotoren og utgangsterminalen er festet. Sørg for å ikke tape over noen loddede tilkoblinger.

Plasser batteriet på bunnen av saken, ved siden av trinnmotoren som angitt. Fest med skumtape når ledninger er festet til kretsen.

Trinn 23: Loddeutgangsterminal

Ta de positive (røde) og negative (svarte) ledningene til utgangsterminalen og sett inn i prototypekortet i deres respektive spor som angitt. Lodd ledningene til batteripolen på baksiden.

Trinn 24: Loddebryter

Sett ledninger fra bryteren inn i sporene som angitt (midten av bildet). Vær oppmerksom på at positiv og negativ plassering ikke spiller noen rolle for bryteren.

Sørg for å lodde ledningene som angitt på det trykte brettdiagrammet.

Trinn 25: Fest solcellepanelet

Løsne skruene på terminalen for solcellepanelet. Sett ledninger fra solcellepanel inn i terminalens åpninger med positiv og negativ plassering som angitt. Stram til skruene og kontroller at ledningene sitter godt fast.

Trinn 26: Fest NiMH -batteriet

Løsne skruene på terminalen for NiMH -batteriet. Sett ledninger fra NiMH -batteri inn i åpningene på terminalen med positiv og negativ plassering som angitt. Stram til skruene og kontroller at ledningene sitter godt fast.

Trinn 27: Ferdig

Test din personlige kraftPlant for å se hvordan det fungerer!

Vri håndskruen en liten stund, og trykk deretter på knappen på bryteren og se når det visuelle multimeteret viser hvor mye strøm batteriet har. Sett din powerPlant ut i solen og følg med på hvor mye energi den samler inn. Bruk deretter powerPlant til å drive enheter. Vi drev vår mini arduino med powerPlant, se hva du kan drive! Endre powerPlant for å passe dine behov. John O'Malley byttet ut girene for en rigg på sykkelen (se bildene nedenfor). Ha det gøy!