Cykel Energi Demo (Byg): 7 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Formålet med denne Instructable var at skabe en interaktiv cykeldemonstration for at vække børns interesse for teknik. Projektet fungerer som følger, da et barn træder cyklen hurtigere, er han i stand til at aktivere flere lys på displaybrættet og i sidste ende stave ordet CITADEL i blå LED -lys. Da rytteren fortsætter med at pedalere hurtigere, kan han derefter aktivere bulldogens øjne som røde LED -lys. Bredden på hver samling overstiger aldrig 30 tommer for at sikre, at projektet er i stand til at passe ind i klasseværelserne gennem enhver døråbning i standardstørrelse. Displaykortet er bygget på hjul, så det er let at transportere. Med alle tilgængelige materialer og værktøjer tager dette projekt cirka 6 til 10 dage at gennemføre til en anslået pris på omkring $ 400 USD, hvis du skal købe alle hardware/elektriske komponenter samt cyklen.

Brugte værktøjer: El -boremaskine, bordsav, stiksav, boremaskine, slibemaskine, målebånd, skruegreb, sætnøglesæt, loddejern, krympeværktøj, 3D -printer, forskellige husholdningsværktøjer (tang, saks osv.)

Anvendte materialer:

12 mm spredt tynd Digitel RGB LED -pixel (streng på 25) (2)

GDSTIME 5V DC 50mm blæser (2)

Arduino Uno

5 mm (HTD) pitch, 15 mm bredt ensidig bælte

Kent 20 "Boys Ambush Cykel eller enhver anden 20" cykel med bageste pinde

Stor kølelegeme - Multiwatt -pakke (fra Sparkfun) (5)

Weathershield 2”x4” x8’trykbehandlet tømmer Everbilt 1-1/2” (4)

Krydsfiner til Display Board (ønsker let, men noget holdbar)

Spånplade til bogstaver

Firkantede træpinde til displaybrætben

Corner Brace Value Pack (18564)

Everbilt 2”kraftig hjørneskinne (2 stk.)

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

24V 250W elektrisk scootermotor til remtrækbare scootere (vare# MOT-24250B)

WIR-110, 16 gauge sort strømkabeltråd (12 fod)

WIR-110, 16 gauge rød strømkabeltråd (12 fod)

16-20 gauge Wire

LM338T/NOPB lineær spændingsregulator

5 Gang Terminal Block (2)

Loddeplader

1.0 Ohm modstande (5)

5,1 kOhm modstande (2)

150 Ohm modstand

100 kOhm modstand

2200 uF kondensator

20 kOhm modstand

200 pF kondensator

5V zener -diode

2N2905 Transistor eller tilsvarende

1,5k potentiometer

LM308 Op-forstærker

Jumper Wire Kit

Maling / pensler

Trin 1: Opbygning af træneren

Start med at skære en 2x4x8 stykker træ i to 28 "brædder, yderligere to brædder på 24", og to mere ved 16 ". Du skal bruge to 2x4x8 brædder til dette. Skær yderligere fire brædder med 45 graders vinkler i hver ende. Disse to brædder skal være 10 "lange. Ved hjælp af de 16 "brædder skal du bruge et stiksav til at skære hak i brættet, der er 3" dybt og 1 3/4 "bredt. Det er nyttigt at spore disse dimensioner, før du laver dit snit.

Tag 2 af de 10 "tavler og fastgør dem til et af de 16" tavler. Stå det 16 "bord op til højre, og læn de 10" brædder mod hver side af de 16 ", så de flugter med brættet og gulvet. Brug skruer til at fastgøre de 3 brædder sammen. Gentag denne proces for de resterende 16" og to 10 "tavler.

Marker midten af 12 "-mærket på begge 24" -brædder og midten af de 16 "-brædder. Læg de to mærker sammen, så 16" -pladen er opretstående og flugter med den 24 "-plade, der ligger på siden. Bor 2 skruer i 16 "til 24" board og 2 mere for hver 10 "board til 24" board. Gentag denne proces med den anden 24 "board og 16" board med de 10 "boards monteret.

Marker derefter midten af brættet på hver af de 28 "tavler. Lav et andet mærke 4" på hver side af 14 "mærket. Der skal være 8" mellem disse 2 mærker. Stil de 24 "brædder på disse mærker med indersiden af brættet på mærket. Bor 2 skruer i hver for at fastgøre de 3 brædder sammen. Gentag dette med det andet 28" bord, så alle er forbundet.

Trin 2: Bygning/fastgørelse af motorstrammer

At udlede en passende måde at stramme bæltet på var noget holdet kæmpede med. Vi gennemgik et par forskellige ideer, før vi nåede frem til det, der ses ovenfor. En metalskydeskinne ville have været ideel, men på grund af et lavt budget måtte teamet nøjes med en træskinne, der skiftede.

Start med at oprette en L -formet figur ved hjælp af 2 "x4" blokke. Den nederste del af L, som skinnen skal monteres på, skal være cirka 8 "lang. Den øverste del er cirka 6" høj. Skær endnu en 2 "x4" blok til motorophænget. Teamet brugte en ekstra, lille rektangulær træpæl, vi fandt til at oprette skinnesystemet. Bundskinnen er opdelt af to skinner monteret på bunden af motorblokken. Nøglen her er at bruge træ, der er slidstærkt nok til ikke at splitte, når det skrues ind i 2 "x4" s. Teamet brugte en borepresse til at bore et hul hele vejen igennem den 2 "x4" blok, motoren er monteret på. Et andet hul blev boret gennem den øvre del af L. En lang bolt blev kørt hele vejen gennem systemet. Sørg for at bruge store skiver i hver ende for at fordele lasten. Den sidste samling blev monteret på træneren ved hjælp af L-beslag. En lille træblok blev indsat mellem skinnen og træneren for at forhindre systemets tendens til at bøje sig under høj spænding. Det er nyttigt at have nogen, der holder samlingen på plads, når den monteres på træneren for at sikre korrekt justering med bagdækket.

Trin 3: Fjern bagdækket fra cyklen, og fastgør bageste pinde

For at fjerne bagdækket fra cyklen skal du først tømme dækket. Fjern derefter møtrikkerne, der holder lejet på plads til baghjulet. Afbryd kæden fra baggearet. Hvis cyklen har bagbremser, kan det være nødvendigt at fjerne de bageste bremseklodser. Når hjulet og dækket er helt slukket, skal du bruge en kofot til at strække dækket ud over siden af hjulet. Mens du holder kragen mellem hjulet og dækket, skal du have nogen til at dreje hjulet for langsomt at lirke dækket af. Når du er færdig, skal du følge trinene i omvendt rækkefølge for at geninstallere hjulet på cyklen. Sørg for at sætte bæltet rundt om hjulet, før du genmonterer det. For at installere tappene skal du skubbe dem over bagakslen, inden du monterer fastgørelsesmøtrikkerne igen.

Trin 4: Opbygning af kredsløbet

Kredsløbet set i skematikken blev hentet fra det medfølgende link:

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

Kredsløbet, vi byggede, har to funktioner. Den første er at regulere den variable DC -spændingsindgang fra motoren til en konstant 5V DC -udgang, der bruges til at drive lysene. Den anden er at bruge en spændingsdeler til at reducere spændingsudgangen fra motoren til mellem 0 og 5 volt. Denne udgang indsættes derefter i Arduino Unos analoge indgangsport, som har en grænse på 5V. Arduino Uno er kodet til at aktivere bestemte lys ved en bestemt spænding. Denne kode er angivet nedenfor.

Kredsløbet vist i skematisk ovenfor bruges til at fordele strømmen jævnt mellem 5 lineære spændingsregulatorer (lm338). Disse regulatorer kan ikke bare placeres parallelt for at fordele belastningen, fordi forskelle i deres interne komponenter forårsager lidt forskellige output fra hver. Den lineære regulator, der giver den højeste ydelse, ender med at tage hele belastningen. Ved hjælp af kredsløbet ovenfor stabiliseres output og fordeler belastningen jævnt. Lysene tegner en maksimal strøm på omkring 1,5A konfigureret ved hjælp af de valgte farver (48 blå 2 røde). Kodning af lysene til alle er hvide ville skabe den maksimale strøm, der trækkes (3A). Spændingen reguleres ned fra maksimalt 28V til 5V. Dette er en 23V forskel. 23V x 1,5A = 34,5W effekt, der skal spredes som varme. Det er derfor fordelingen af belastningen mellem regulatorerne er så vigtig for teamet. Hvis en regulator skulle tage al belastningen, ville den overskride dens maksimale driftstemperatur.

Først skal du bygge kredsløbet på et loddefrit brødbræt. En temmelig stor kondensator (vi brugte en 2200 uF) skal placeres på tværs af motorens output for at reducere dens støj. Dette renser op for input, som Arduino modtager og gør lysdisplayet mere konsekvent (lysene blinker ikke uregelmæssigt). Hvis du imidlertid gerne vil oprette en anfaldsproducerende maskine, skal du spare $ 2 og annullere kondensatoren. Indsæt derefter spændingsdelerkredsløbet. Kør en jumperledning fra spændingsdeleren til Arduino Uno analoge indgang A0. Jumper Arduino også i jorden. Se tegning vedhæftet. Yderligere information om tilslutning af lysene findes på nedenstående link:

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

Trin 5: Test af kredsløbet

Udstyret set på laboratoriebænken ovenfor er nyttigt, men ikke påkrævet for at teste kredsløbet. Du skal dog bruge en eller anden måde til at dreje DC -motorens udgangsaksel. Ideelt set ville vi bare have brugt cyklen, men da den stadig var med posten, måtte vi finde en alternativ løsning. Sørg for at vende motorens polaritet (jord (sort) ledning bliver varm og varm (rød) ledning bliver jord). Når alt er tilsluttet, skal du justere potentiometeret i kredsløbet, indtil du får en udgangsspænding på 5V. Enhver standard voltmeter kan bruges til dette. Kredsløbet skal være under en betydelig belastning for korrekt at justere spændingsudgangen. Arduino-computersoftwaren skal downloades for at køre koden til mikrokontrolleren. FastLED -biblioteket skal også installeres. Når softwaren er downloadet, og du uploader koden til Arduino, skal du gå til den serielle skærm i øverste højre hjørne, og du vil kunne observere spændingsindgangen, som Arduino Uno modtager. Foretag justeringer for at kondensere kredsløbet så langt som muligt, hvis det er nødvendigt, og test igen. Sørg for, at alle komponenter fungerer korrekt, inden du går videre.

Trin 6: Loddet kredsløb

På billedet ovenfor bemærker du måske, at der er bygget to printkort. Oprindeligt planlagde teamet at bruge 10 lm338 lineære spændingsregulatorer, men efter yderligere test bestemte det ene kredsløb med 5 betydeligt. Det bræt, vi endte med ikke at have brug for, indeholdt imidlertid spændingsdeleren, derfor bruges det stadig.

Af personlig præference besluttede teamet at samle de lineære regulatorer til kredsløbskortet. Dette tillod os at montere dem lidt mere frit og bedre understøtte de store kølelegemer. Lod alle komponenterne fra din prototype til din nye loddeplade. Vi brugte et permaproto-bord, så kredsløbet ville være en nøjagtig kopi, når vi flyttede det over fra det loddefrie brødbræt. To 5 gangklemmer blev brugt til at skabe hurtige afbrydelser fra motoren og lysene.

Trin 7: Byg Display Board

Displaykortet blev bygget i en række trin.

1) Displaykortet består af et bord og en holder. Skærmen er konstrueret af tyndt træ og monteret på et stativ, der er 57 1/2 in ved 5 ft. Stativet understøttes af en tværsnitsstråle, der strækker sig ved en 45 grader. vinkel fra bagbenet til det lodrette stativ. Dette blev konstrueret ved hjælp af træ og skruer. Efter færdiggørelsen af brættet og stativet blev der boret fire hjul i holderen i hvert respektive hjørne

2) Visningen af bogstaverne (C-I-T-A-D-E-L) blev konstrueret adskilt fra displayet og monteringen. Bogstaverne blev først tegnet og derefter skåret ud af fliser af spånplader, der var 8 x 12 tommer. Bogstaverne er alle i størrelse til at være 10 i høje med varierende bredder. Bogstaverne blev skåret med en båndsav til det ydre og et stiksav til bogstaverne indvendigt.

3) Efter at bogstaverne blev skåret, blev de fastgjort til brættet med flydende søm. Dette sikrede, at brevene blev sikret til tavlen. Dernæst blev der boret huller i bogstaverne ved hjælp af en 12 'bit. Dette ville sikre, at lysene ville blive vist.

4) Derefter blev displayet malet hvidt, og bogstaverne (C-I-T-A-D-E-L) blev malet babyblå. En blå trim blev derefter tilføjet til brættets ramme.

5) Bogstaverne (T-H-E) blev malet på tavlen alle i en 4 i højde med varierende bredder.

6) Bulldog i bunden af brættet blev malet på brættet ved hjælp af en blanding af akrylmaling. Der blev boret huller gennem øjnene med en 12 mm bit for at passe til lysene.

7) Endelig blev lysene placeret i tavlen, og displaybrættet var komplet.