Personal PowerPlant: 27 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:47

Den personliga powerPlant är en bärbar enhet som utnyttjar el via en solcell och handvevgenerator till ett NiMH -batteri. Enheten innehåller också en visuell multimeter som övervakar mängden energi som lagras. Den personliga powerPlant kan användas för att driva applikationer upp till 8V vid 70 mA Designad av: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell med Mike Dory @ Eyebeam för alternativ energiverkstad 06.23.07eyebeam ********

Steg 1: Material

Elektronik För kraftenhetens krets1 - Stegmotor (Japan Servo KP4M4-029 12VDC) 1 - Solpanel (8V) 1 - NiMH -batteri (7,2V, 70 mA) 8 - 1N4001 Dioder3 - Terminaler1 - 5 -stifts hanrubrik18 eller 20 gauge solid tråd (röd, svart, blå, grön) För visuell multimeter1 - Röd LED, 1.5V1 - Gul LED, 1.5 V1 - Grön LED, 1.5 V1 - 100 Ohm motstånd1 - 150 Ohm motstånd1 - 1N4730 (3.9V) zenerdiod1 - 1N4733 (5.1V) zener diode1 - 1N4737 (7.5V) zener diode1 - momentant switch Hardware 1 - 2.5 "x1.75" PCB prototyping board1 - Printed Board Diagram (ladda ner pdf nedan) Schematisk kretsdiagram för referens (ladda ner pdf nedan) Delar Fallmall (ladda ner dwg/pdf nedan) 1 - 3,5 "x3,5" x4,5 "Akryllåda1 - 3/16" x1 "Bindningsstolpe med skruv3 - 3/16" x1/4 "Bindningsstolpe med skruv3 - #10 SAE Bricka2 - #4 maskinskruvbultar Växelmall (tillval, ladda ner dwg/pdf nedan) 1 - 4 "x5" x1/8 "-ark plexiglas för växlar (tillval) Utrustning Lödkolv Lödmultimetertråd Stripper Skruvmejslar (Phillips och Flathea d) Exacto Knife and Blade Platser att hitta förnödenheter: Home DepotRadio ShackContainer StoreElectronics GoldmineSolarboticsJameco Electronics

Steg 2: Printed Board Diagram

Skriv ut en kopia av Printed Board Diagram och klipp ut. Placera diagrammet på sidan av kretskortets prototypplatta utan kopparlödringar. Diagrammet visar dig hur du placerar dina komponenter på ena sidan och på den andra löd du dina komponenter till prototypkortet.

Steg 3: Spole 1 -likriktare

Sätt i 4 av 1N4001 -dioderna på plats enligt nedan. Dioderna måste sättas in i den riktning som anges på Printed Board Diagram; annars fungerar de inte korrekt. Genom att placera de fyra dioderna som du anger korrigerar du (vridkraft från 2 faser av 4 -fas stegmotor från växelström till likström) Spole 1.

Steg 4: Coil 2 -likriktare

Sätt i ytterligare 4 1N4001 -dioder på plats enligt nedan. Genom att placera dessa 4 dioder som indikerat korrigerar du (vridkraft från 2 faser i en 4 -fas stegmotor från växelström till likström) Spole 2.

Steg 5: Coil 1 & 2 Wires och Header

Skär två skivor av blå tråd och två skivor av grön tråd med trådavlägsnarna. Ta bort varje ände av varje tråd. Sätt i kabeln på plats enligt bilden.

Sätt in 5 -stifts hanrubrik enligt anvisningarna, med kortsidan av stiften nedåt i prototypkortet. Det är här motorn kommer att anslutas till kretsen.

Steg 6: Lödning

Vänd brädan och börja lödda anslutningarna som visas på Printed Board Diagram med ditt lödkolv och löd. Det är lättare att lödas om trådarna korsas i förväg. Var noga med att ansluta anslutningarna med en bra mängd löd. Undvik kalla leder (när lödet ser matt ut).

Steg 7: Avsluta stegmotorns (generator) krets

När du har lödt stegmotorns (generator) krets bör baksidan av ditt prototypkort se ut som visas.

Steg 8: Terminaler

Sätt i 2 terminaler, en i vardera änden av prototypkortet i riktning enligt bilden. Om perforeringarna är för små, använd din Exacto Knife för att förstora hålet. Klipp två 3 trådlängder (valfri färg) och använd trådavlägsnare för att ta bort trådarna helt. Dessa trådar kommer att gå på motsatta sidan av prototypkortet (med kopparlödringar), från positiv till positiv sida av varje terminal och negativ till den negativa sidan av varje terminal. Terminalen till vänster används för att mata in ledningar för batteriet. Terminalen till höger används för att mata in kablar för solpanelen.

Steg 9: Lödterminaler

Vänd på prototyper. Sätt in de avskalade trådarna i hålen enligt anvisningarna (se tryckt kortdiagram på andra sidan hela tiden). Ledningar kan trä in och sedan ut igen för att komma så nära terminalen som möjligt och hålla på plats som visas. Löd de två norra och två södra noder i likriktarna för spole 1 & 2 till de öppna ledningarna som går från terminal till terminal. Detta förenar likriktarna till terminalerna för att slutföra kretsen för stegmotorn (generator). Se till att hålla de öppna ledningarna borta från de andra anslutningarna.

Steg 10: Testning

Nu är du redo att testa kretsen med stegmotorn för att se till att alla dina anslutningar är lödda ordentligt och att alla komponenter är korrekt placerade.

Sätt in stegmotorns ledare på den 5 -stifts hanrubriken. Stegmotorns svarta ledning ska placeras på tappen som inte är märkt Coil 1 eller Coil 2. Använd din multimeter (inställd på likspänning) för att mäta den spänning generatorn producerar när du vrider axeln. Placera den positiva (röda) sonden på multimetern på den positiva skruven på endera terminalen och den negativa (svarta) sonden på den negativa skruven på samma terminal. Att vrida axeln för hand bör ge i närheten av 4-8 volt. Om du inte ser resultat, här är några felsökningstips: 1) Kontrollera alla lödanslutningar för att se till att allt är helt lödt och anslutet till varandra. Omvänt, se till att anslutningar som inte bör vidröra inte är ihop. 2) Se till att alla dioder är riktade i rätt riktning som anges på diagrammet. 3) Kontrollera att motorns ledningar är korrekt isatta - den svarta ledningen från motorn ska inte placeras på någon av Coil 1 & 2 -stiften.

Steg 11: Visuell multimeter

Den inbyggda Visual Multimeter låter dig se hur mycket energi som lagras från de alternativa energikällorna utan att behöva använda en multimeter.

Sätt in zenerdioderna i rätt riktning enligt diagrammet med tryckt kort och enligt nyckeln som visas på undersidan. Siffrorna i nyckeln motsvarar de siffror som skrivs ut på zenerdioderna. Sätt in motstånden i spåren med motsvarande färger (i detta fall spelar riktningen ingen roll). Klipp en bit svart tråd och ta bort båda ändarna, sätt in bredvid motstånd som visas. Sätt sedan in de tre lysdioderna i den ordning som visas: grön, gul, röd (orange).

Steg 12: Löd visuell multimeter

Vänd på prototyperna och löd den visuella multimetern på plats enligt anvisningarna. Se diagrammet på baksidan. Korsa trådarna för att hålla på plats och underlätta lödningen. Undvik kalla (matta utseende) anslutningar. Var noga med att hålla anslutningarna åtskilda som inte ska vara tillsammans, eftersom detta område är tätt organiserat.

Steg 13: Testa visuell multimeter

Testa den visuella multimetern för att se till att den fungerar.

Placera stegmotorns ledare på det manliga huvudet. Vrid axeln på stegmotorn (generator) och se lysdioderna tändas i enlighet därmed. Det gröna ljuset indikerar en spänning på upp till ~ 5,6, det gula ljuset indikerar en spänning på upp till ~ 6,8. Båda lysdioderna mäter spänningen beroende på deras ljusstyrka. Till exempel, om batteriet håller 6,1 V, kommer det gröna ljuset att lysa och det gula ljuset blir svagt. Den röda (visas orange här) lyser endast över ~ 9,2 volt. För denna applikation är batteriet som används 7,2 volt och 70 mA. Om den röda lysdioden lyser har batteriet full kapacitet. Fortsätt inte ladda batteriet med den röda lysdioden tänd, annars kan det överladdas och fungera fel. Om du inte ser resultat, här är några felsökningstips: 1) Kontrollera alla lödanslutningar för att se till att allt är helt lödt och anslutet till varandra. Omvänt, se till att anslutningar som inte bör vidröra inte är ihop. 2) Se till att alla zenerdioder är riktade i rätt riktning som anges på det tryckta kortdiagrammet. 3) Kontrollera siffrorna på zenerdioderna för att se till att de är i rätt ordning som anges på det tryckta kortets diagram. *I den här bilden lade vi till en strömbrytare och kopplade batteriet tidigt (och tog sedan bort dem) för att se hur det fungerade. Detta är inte nödvändigt, men det är roligt.

Steg 14: Lödning Momentary Switch och Terminal

Klipp 2 långa röda trådar och två långa svarta trådar. Ta bort båda ändarna av varje tråd. Vik in ena änden av en röd tråd och ena änden av en svart tråd på ledningarna på den momentana omkopplaren. Linda ena änden av en röd tråd och ena änden av en svart tråd på terminalens ledningar. Löd de fyra ledningarna till ledningarna. Den tillfälliga omkopplaren slår på den visuella multimetern och terminalen används som utgång för den personliga powerPlant.

Steg 15: Löd solpanel

Klipp 2 långa trådar, en röd och en svart. Ta bort båda ändarna av varje tråd med trådavdrivarna. Löd den ena änden av den svarta ledningen till den negativa ledningen på solpanelen (bör anges på panelen med "-"). Löd ena änden av den röda tråden till den positiva ledningen på solpanelen (bör anges på panelen med "+").

Steg 16: Case: Öppningar

Använd den medföljande fodralmallen (nedladdningsbar i steg 1) för att bestämma och skära hål som är nödvändiga för komponenter. Vi använde en laserskärare för att göra hålen för noggrannhet (eftersom denna typ av akryl inte gillar att skäras igenom på laserskäraren) och borrade sedan hålen därefter.

Steg 17: Växlar (valfritt)

Detta steg är inte nödvändigt, men är ett bra komplement till den personliga powerPlanten. Växlarna hjälper en snabbare rotation av stegmotoraxeln, vilket ger mer kraft.

Använd den medföljande redskapsmallen (ladda ner i steg 1) för att skära ett litet och stort redskap i ett 4 "x5" x1/8 "-ark plexiglas. Vi använde en laserskärare, eftersom detta är mycket mer exakt. Eftersom dessa växlar har små kuggar, vi rekommenderar inte att man skär för hand. Ett alternativ till denna växelsats är att köpa färdiga redskap.

Steg 18: Fodral: Stegmotor och små växlar

Sätt in stegmotorn i höljet som visas med motorns skruvar vända ut ur lådan. Fäst skruvarna på höljet med 2 #4 maskinskruvar. Placera en bricka #10 på motoraxeln som kommer ut ur lådan och placera sedan den lilla växeln (tillval) ovanpå som anges.

Steg 19: Väska: Stort växel (tillval)

För in stolpen på den 3/16 "x1" bindande skruven mellan höljet och det stora kugghjulet i hålet på kanten av det stora kugghjulet som visas. Vinda in pinnen i inlägget. Detta blir handtaget för att vrida växeln.

Sätt sedan in stolpen på en 3/16 "x1/4" bindskruv inuti lådan och genom hålet enligt bilden. Lägg en #10 SAE -bricka på stolpen och lägg sedan den stora växeln ovanpå. Avsluta med att linda in skruven i stolpen. Testa växeln med handtaget för att se hur smidigt de går!

Steg 20: Fodral: Solpanel

Sätt in solpanelen inuti lådan som visas med cellsidan vänd utåt. Ta stolparna från två 3/16 "x1/4" binderskruvar och skjut en #10 SAE -bricka på varje. Sätt stolparna inuti fodralet och skjut dem genom hålen på vardera sidan av solpanelen. Vrid skruvarna i sina respektive stolpar.

Steg 21: Case: Switch och Terminal

Sätt i momentbrytaren och terminalen i öppningarna enligt anvisningarna. Ledningarna ska vara inuti fodralet.

Steg 22: Case: Prototyping Board och batteri

Placera din prototypkort med färdiga kretsar inuti lådan enligt anvisningarna. Skumtejp kan användas för att säkra kretsen på insidan av fodralet när ledningarna från batteriet, solcellen, stegmotorn och utgångsterminalen är anslutna. Se till att inte tejpa över några lödda anslutningar.

Placera batteriet på botten av fodralet, bredvid stegmotorn enligt anvisningarna. Säkra med skumtejp när kablarna är anslutna till kretsen.

Steg 23: Lödutgångsterminal

Ta de positiva (röda) och negativa (svarta) ledningarna på utgångsterminalen och en insats i prototypkortet i sina respektive luckor enligt vad som anges. Löd kablarna till batteripolen på baksidan.

Steg 24: Lödkontakt

Sätt i ledningarna från strömställaren i facken enligt anvisningarna (bildens mitt). Observera att positiv och negativ placering inte spelar någon roll för omkopplaren.

Var noga med att löda kablarna som anges på det tryckta kortets diagram.

Steg 25: Sätt fast solpanelen

Lossa skruvarna på terminalen för solpanelen. Sätt i ledningar från solpanelen i terminalens öppningar med positiv och negativ placering enligt indikationen. Dra åt skruvarna och kontrollera att ledningarna sitter fast ordentligt.

Steg 26: Fäst NiMH -batteri

Lossa skruvarna på terminalen för NiMH -batteriet. Sätt i ledningar från NiMH -batteriet i terminalens öppningar med positiv och negativ placering enligt indikationen. Dra åt skruvarna och kontrollera att ledningarna sitter fast ordentligt.

Steg 27: Avslutad

Testa din personliga powerPlant för att se hur det fungerar!

Vrid handratten en liten stund och tryck sedan på knappen på strömbrytaren och se hur den visuella multimetern visar hur mycket ström batteriet har. Ställ in din powerPlant i solen och övervaka hur mycket energi den samlar in. Använd sedan din powerPlant för att driva enheter. Vi drev vår mini -arduino med powerPlant, se vad du kan driva! Ändra din powerPlant så att den passar dina behov. John O'Malley bytte växlar för en rigg på sin cykel (se bilder nedan). Ha så kul!