Personal PowerPlant: 27 trin (med billeder)

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

Den personlige powerPlant er en bærbar enhed, der udnytter elektricitet gennem en solcelle og håndsving generator til et NiMH batteri. Enheden indeholder også et visuelt multimeter, der overvåger mængden af lagret energi. Den personlige powerPlant kan bruges til at forsyne applikationer op til 8V ved 70 mA Designet af: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell med Mike Dory @ Eyebeam til Alternativ energiværksted 06.23.07eyebeam ********

Trin 1: Materialer

Elektronik til powerPlant -kredsløbet1 - Trinmotor (Japan Servo KP4M4-029 12VDC) 1 - Solpanel (8V) 1 - NiMH -batteri (7,2V, 70 mA) 8 - 1N4001 Dioder3 - Terminaler1 - 5 -polet hanhoved18 eller 20 gauge solid wire (rød, sort, blå, grøn) Til det visuelle multimeter1 - Rød LED, 1,5V1 - Gul LED, 1,5 V1 - Grøn LED, 1,5 V1 - 100 Ohm modstand1 - 150 Ohm modstand1 - 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 (download pdf below) Schematic Circuit Diagram for reference (download pdf below) Parts Case Template (download 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 maskinskruebolte Gearskabelon (valgfri, download dwg/pdf nedenfor) 1 - 4 "x5" x1/8 "ark plexiglas til gear (valgfrit) Udstyr Loddejern SolderMultimeterWire Stripper Skruetrækkere (Phillips og Flathea d) Exacto Knife and Blade Steder at finde forsyninger: Home DepotRadio ShackContainer StoreElectronics GoldmineSolarboticsJameco Electronics

Trin 2: Printed Board Diagram

Udskriv en kopi af Printed Board Diagram og klip ud. Placer diagrammet på siden af PCB -prototypekort uden kobberlodningsringe. Diagrammet viser dig, hvordan du placerer dine komponenter på den ene side, og på den anden side vil du lodde dine komponenter til prototypebordet.

Trin 3: Spole 1 ensretter

Indsæt 4 af 1N4001 -dioderne på plads som vist herunder. Dioderne skal indsættes i den retning, der er angivet på printkortet. ellers fungerer de ikke korrekt. Ved at placere de 4 dioder som angivet korrigerer du (drejestrøm fra 2 faser af 4 -faset trinmotor fra vekselstrøm til jævnstrøm) Spole 1.

Trin 4: Coil 2 ensretter

Sæt yderligere 4 1N4001 -dioder på plads som vist herunder. Ved at placere disse 4 dioder som angivet korrigerer du (drejestrøm fra 2 faser af en 4 -faset trinmotor fra vekselstrøm til jævnstrøm) Spole 2.

Trin 5: Coil 1 & 2 Wires og Header

Skær to stykker blå tråd og to stykker grøn tråd med trådstripperne. Strip hver ende af hvert stykke tråd. Sæt ledningen på plads som vist.

Indsæt 5 -pins hanhoved som angivet med kortsiden af benene nedad i prototypebordet. Det er her, motoren vil blive tilsluttet kredsløbet.

Trin 6: Lodning

Vend tavlen om og begynd at lodde forbindelserne som vist på Printed Board Diagrammet med dit loddejern og lodde. Det er lettere at lodde, hvis ledninger krydser hinanden på forhånd. Sørg for at forbinde forbindelserne med en god mængde lodde. Undgå kolde samlinger (når loddetin ser mat ud).

Trin 7: Afslut trinmotor (generator) kredsløb

Når du er færdig med at lodde trinmotor (generator) kredsløbet, skal bagsiden af dit prototypebord se ud som vist.

Trin 8: Terminaler

Indsæt 2 terminaler, en i hver ende af prototypebordet i retning som vist. Hvis perforeringerne er for små, skal du bruge din Exacto Knife til at forstørre hullet. Klip to 3 trådlængder (enhver farve), og brug trådstrippere til at fjerne ledninger helt. Disse ledninger kører på den modsatte side af prototypebordet (med kobberlodningsringe), fra positiv til positiv side af hver terminal og negativ til den negative side af hver terminal. Terminalen til venstre bruges til at indtaste ledninger til batteriet. Terminalen til højre bruges til at indtaste ledninger til solpanelet.

Trin 9: Loddeterminaler

Vend prototypebord om. Indsæt afisolerede ledninger i huller som angivet (se printkortet på den anden side hele vejen igennem). Ledninger kan trådes ind og derefter ud igen for at komme så tæt som muligt på terminalen og holde på plads som vist. Lod de to nordlige og to sydlige noder i ensretterne til spole 1 & 2 til de åbne ledninger, der løber fra terminal til terminal. Dette forbinder ensretterne med terminalerne for at fuldføre kredsløbet til trinmotoren (generatoren). Sørg for at holde de åbne ledninger væk fra de andre forbindelser.

Trin 10: Test

Nu er du klar til at teste kredsløbet med trinmotoren for at sikre, at alle dine forbindelser er loddet korrekt, og at alle komponenterne er placeret korrekt.

Sæt trinene i trinmotoren på det 5 -polede hanhoved. Stepper motorens sorte ledning skal placeres på tappen, der ikke er mærket Coil 1 eller Coil 2. Brug dit multimeter (indstillet til DC spænding) til at måle den spænding, generatoren producerer, når du drejer akslen. Placer den positive (røde) sonde på multimeteret på den positive skrue på begge terminaler, og den negative (sorte) sonde på den negative skrue på den samme terminal. Drejning af akslen i hånden skal give i nærheden af 4-8 volt. Hvis du ikke kan se resultater, er der nogle fejlfindingstip: 1) Kontroller alle loddetilslutninger for at sikre, at alt er fuldt loddet og forbundet til hinanden. Omvendt skal du sørge for, at forbindelser, der ikke må røre ved, ikke er sammen. 2) Sørg for, at alle dioderne peger i den rigtige retning som angivet på det trykte kortdiagram. 3) Kontroller, at motorens ledninger er sat korrekt i - den sorte ledning fra motoren bør ikke placeres på nogen af Coil 1 & 2 pins.

Trin 11: Visuelt multimeter

Det indbyggede Visual Multimeter giver dig mulighed for at se, hvor meget energi der lagres fra de alternative energikilder uden at skulle bruge et multimeter.

Indsæt zener -dioderne i den rigtige retning som vist på det trykte tavlediagram og i henhold til nøglen som vist i bunden. Tallene i nøglen svarer til de tal, der er trykt på zener -dioderne. Indsæt modstandene i åbningerne med tilsvarende farver (i dette tilfælde er retningen ligegyldig). Skær et stykke sort tråd og strimler begge ender, indsæt ved siden af modstande som vist. Indsæt derefter de tre lysdioder i den viste rækkefølge: grøn, gul, rød (orange).

Trin 12: Loddet visuelt multimeter

Vend prototypebordet og lod det visuelle multimeter på plads som angivet. Se diagrammet med print på bagsiden. Kryds ledningerne for at holde på plads og lette lodning. Undgå kolde (matte i udseende) forbindelser. Sørg for at holde forbindelser adskilt, der ikke bør være sammen, da dette område er tæt organiseret.

Trin 13: Test af visuelt multimeter

Test det visuelle multimeter for at sikre, at det fungerer.

Placer trinene på trinmotoren på hanhovedet. Drej akslen på steppermotoren (generatoren), og se lysdioderne lyse i overensstemmelse hermed. Det grønne lys angiver en spænding på op til ~ 5,6, det gule lys angiver en spænding på op til ~ 6,8. Begge lysdioder måler spændingen afhængigt af deres lysstyrke. For eksempel, hvis batteriet holder 6,1 V, vil det grønne lys være klart, og det gule lys vil være svagt. Den røde (vist orange her) LED lyser kun over ~ 9,2 volt. Til denne applikation er det anvendte batteri 7,2 volt og 70 mA. Hvis den røde LED lyser, er batteriet ved fuld kapacitet. Fortsæt ikke med at oplade batteriet med den røde LED tændt, ellers kan det overoplade og fungere. Hvis du ikke kan se resultater, er der nogle fejlfindingstip: 1) Kontroller alle loddetilslutninger for at sikre, at alt er fuldt loddet og forbundet til hinanden. Omvendt skal du sørge for, at forbindelser, der ikke må røre ved, ikke er sammen. 2) Sørg for, at alle zener -dioderne peger i den rigtige retning som angivet på det trykte kortdiagram. 3) Kontroller tallene på zener -dioderne for at sikre, at de er i den rigtige rækkefølge som angivet på det trykte kortdiagram. *I dette billede tilføjede vi en switch og tilsluttede batteriet tidligt (og fjernede dem derefter) for at se, hvordan det fungerede. Dette er ikke nødvendigt, men det er sjovt.

Trin 14: Loddet momentant switch og terminal

Klip 2 lange længder af rød ledning og to lange længder af sort ledning. Strimler begge ender af hver ledning. Pak den ene ende af en rød ledning og den ene ende af en sort ledning ind på ledningerne på den øjeblikkelige kontakt. Pak den ene ende af en rød ledning og den ene ende af en sort ledning ind på terminalerne. Lod de 4 ledninger til ledningerne. Den midlertidige kontakt tænder det visuelle multimeter, og terminalen bruges som output til den personlige powerPlant.

Trin 15: Solder solpanel

Klip 2 lange trådlængder, en rød og en sort. Strimler begge ender af hver ledning med trådstripperne. Lod den ene ende af den sorte ledning til den negative ledning på solpanelet (skal angives på panelet med "-"). Lod den ene ende af den røde ledning til den positive ledning på solpanelet (skal angives på panelet med "+").

Trin 16: Case: Åbninger

Brug den medfølgende sagskabelon (kan downloades i trin 1) til at bestemme og skære huller, der er nødvendige for komponenter. Vi brugte en laserskærer til at score hullerne for nøjagtighed (da denne type akryl ikke kan lide at blive skåret igennem på laserskæreren), og derefter borede vi hullerne i overensstemmelse hermed.

Trin 17: Gear (valgfrit)

Dette trin er ikke nødvendigt, men er en god tilføjelse til den personlige powerPlant. Gearene hjælper en hurtigere rotation af trinmotorakslen, hvilket giver mere kraft.

Brug den medfølgende gearskabelon (download i trin 1) til at skære et lille og stort gear i et 4 "x5" x1/8 "ark plexiglas. Vi brugte en laserskærer, da dette er meget mere præcist. Da disse tandhjul har små tandhjul, anbefaler vi ikke at skære i hånden. Et alternativ til dette gearsæt er at købe færdige gear.

Trin 18: Etui: Steppermotor og lille gear

Sæt trinmotor i kassen som vist med motorens skruer vendt ud af kassen. Fastgør skruer til kabinettet med 2 #4 maskinskruebolte. Placer en #10 skive på motorakslen, der kommer ud af kassen, og placer derefter det lille gear (ekstraudstyr) ovenpå som angivet.

Trin 19: Etui: Stort gear (valgfrit)

Sæt stolpen på 3/16 "x1" bindeskruen mellem kassen og det store tandhjul i hullet på kanten af det store gear som vist. Vind vinduet ind i stolpen. Dette vil være håndtaget til at dreje gearet.

Sæt derefter stolpen på en 3/16 "x1/4" bindeskrue inde i kassen og gennem hullet som vist. Placer en #10 SAE -skive på stolpen, og placer derefter det store gear ovenpå. Afslut med at sno skruen ind i stolpen. Test gearet med håndtaget for at se, hvor glat de kører!

Trin 20: Case: Solar Panel

Indsæt solpanel inde i boksen som vist med cellesiden udad. Tag stolperne fra to 3/16 "x1/4" bindeskruer, og skub en #10 SAE -skive på hver. Sæt stolperne inde i kabinettet og skub dem gennem hullerne på hver side af solpanelet. Vind skruerne ind i deres respektive stolper.

Trin 21: Case: Switch og terminal

Indsæt den midlertidige kontakt og terminalen i åbningerne som angivet. Ledningerne skal være inde i kassen.

Trin 22: Case: Prototyping Board og batteri

Placer dit prototypekort med færdige kredsløb inde i kassen som angivet. Skumbånd kan bruges til at fastgøre kredsløbet til indersiden af kabinettet, når ledningerne fra batteriet, solcellen, trinmotoren og udgangsterminalen er fastgjort. Sørg for ikke at tape over loddede forbindelser.

Placer batteriet i bunden af kabinettet ved siden af trinmotoren som angivet. Fastgør med skumtape, når ledninger er fastgjort til kredsløbet.

Trin 23: Loddeudgangsterminal

Tag de positive (røde) og negative (sorte) ledninger på udgangsterminalen en indsats i prototypebordet i deres respektive slots som angivet. Lod lodningerne til batteripolen på bagsiden.

Trin 24: Loddekontakt

Indsæt ledninger fra kontakten i åbningerne som vist (midten af billedet). Bemærk, at positiv og negativ placering ikke betyder noget for kontakten.

Sørg for at lodde elektroderne som angivet på det trykte borddiagram.

Trin 25: Monter solpanel

Løsn skruerne på terminalen til solpanelet. Indsæt ledninger fra solpanel i terminalens åbninger med positiv og negativ placering som angivet. Spænd skruerne, og kontroller, at ledningerne sidder godt fast.

Trin 26: Tilslut NiMH -batteri

Løsn skruerne på terminalen til NiMH -batteriet. Indsæt ledninger fra NiMH -batteri i terminalens åbninger med positiv og negativ placering som angivet. Spænd skruerne, og kontroller, at ledningerne sidder godt fast.

Trin 27: Færdig

Test din personlige kraftPlant for at se, hvordan det fungerer!

Drej håndsvinget et stykke tid, og tryk derefter på knappen på kontakten, og se, hvordan det visuelle multimeter viser den mængde strøm, batteriet har. Sæt din powerPlant ud i solen og overvåg, hvor meget energi den opsamler. Brug derefter din powerPlant til at drive enheder. Vi drev vores mini -arduino med powerPlant, se hvad du kan drive! Rediger din powerPlant, så den passer til dine behov. John O'Malley skiftede gear til en rig på sin cykel (se billeder herunder). Hav det sjovt!