Bisiklet Enerji Demosu (Yapı): 7 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Bu Eğitilebilir Yazının amacı, çocukların mühendisliğe olan ilgisini uyandırmak için etkileşimli bir bisiklet enerjisi gösterimi oluşturmaktı. Proje şu şekilde işliyor, bir çocuk bisikleti daha hızlı pedal çevirdikçe, ekran kartında daha fazla ışığı etkinleştirebiliyor ve sonuçta CITADEL kelimesini mavi LED ışıklarla yazabiliyor. Sürücü daha hızlı pedal çevirmeye devam ettikçe, bulldog'un gözlerini kırmızı LED ışıklar olarak etkinleştirebilir. Projenin herhangi bir standart boyuttaki kapıdan sınıflara sığabilmesini sağlamak için her montajın genişliği asla 30 inç'i geçmez. Ekran kartı, kolayca taşınabilmesi için tekerlekler üzerine inşa edilmiştir. Mevcut tüm malzeme ve araçlarla, bisikletin yanı sıra tüm donanım/elektrik bileşenlerini satın almanız gerekiyorsa, bu projenin tahmini yaklaşık 400 USD civarında bir maliyetle tamamlanması yaklaşık 6 ila 10 gün sürecektir.

Kullanılan Aletler: Matkap, masa testeresi, dekupaj testeresi, matkap presi, zımpara, mezura, mengene, lokma takımı, havya, tel sıkma aleti, 3D yazıcı, çeşitli ev aletleri (pense, makas vb.)

Kullanılan malzemeler:

12 mm Dağınık İnce Dijital RGB LED Piksel (25 Dizi) (2)

GDSTIME 5V DC 50mm Fan (2)

Arduino Uno'su

5 mm (HTD) Pitch, 15 mm genişliğinde Tek Taraflı Bant

Kent 20" Boys Ambush Bicycle veya arka mandallı herhangi bir 20" bisiklet

Büyük Soğutucu - Multiwatt Paketi (Sparkfun'dan) (5)

Weathershield 2”x4”x8’ Basınçla İşlem Görmüş Kereste Everbilt 1-1/2” (4)

Ekran Kartı için Kontrplak (hafif ama biraz dayanıklı ister)

Harfler için Yonga Levha

Teşhir Panosu Ayakları için Kare Ahşap Dübeller

Köşe Brace Değer Paketi (18564)

Everbilt 2” ağır hizmet tipi köşebent (2 paket)

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

Kayış tahrikli scooterlar için 24V 250W Elektrikli Scooter Motoru (Ürün# MOT-24250B)

WIR-110, 16 Ayar Siyah Güç Kablosu Teli (12 ft)

WIR-110, 16 Ayar Kırmızı Güç Kablosu Teli (12 ft)

16-20 Ölçü Tel

LM338T/NOPB Lineer Voltaj Regülatörü

5 Çeteli Terminal Bloğu (2)

Lehim Panoları

1.0 Ohm Dirençler (5)

5.1 kOhm Dirençler (2)

150 Ohm Direnç

100 kOhm Direnç

2200 uF Kondansatör

20 kOhm Direnç

200 pF Kapasitör

5V Zener Diyot

2N2905 Transistör veya Eşdeğeri

1.5k Potansiyometre

LM308 Op-amp

Jumper Tel Seti

Boya / Boya Fırçaları

Adım 1: Eğiticiyi Oluşturma

2x4x8 bir tahta parçasını iki 28" panoya, diğer iki panoyu 24" ve iki tane daha 16" panoya keserek başlayın. Bunun için iki adet 2x4x8 panoya ihtiyacınız olacak. Her iki ucunda 45 derecelik açılarla ek dört pano kesin. Bu iki pano 10 "uzunluğunda olmalıdır. 16" tahtaları kullanarak, tahtada 3" derinliğinde ve 1 3/4" genişliğinde çentikler kesmek için bir dekupaj testeresi kullanın. Kesiminizi yapmadan önce bu boyutların izini sürmek faydalı olacaktır.

10" panolardan 2'sini alın ve bunları 16" panolardan birine takın. 16" tahtayı dik tutun ve 10" tahtaları 16" levhanın her iki yanına yaslayın, böylece tahta ve zeminle aynı hizada olurlar. 3 levhayı birbirine sabitlemek için vidaları kullanın. Kalan 16" için bu işlemi tekrarlayın ve iki adet 10" pano.

Hem 24" panoların hem de 16" panoların orta 12" işaretini işaretleyin. İki işareti birlikte hizalayın, böylece 16" pano dik ve yan tarafında duran 24" pano ile aynı hizada olur. İçine 2 vida delin 16" ila 24" pano ve her 10" pano için 24" pano için 2 tane daha. Bu işlemi diğer 24" pano ve 16" pano ile 10" panolar takılıyken tekrarlayın.

Ardından, 28" panoların her birinde panonun merkezini işaretleyin. 14" işaretinin her iki tarafına 4" başka bir işaret yapın. Bu 2 işaret arasında 8" olmalıdır. Bu işaretlerin üzerindeki 24" panoları işaretin üzerindeki panonun iç kısmı ile hizalayın. 3 panoyu birbirine sabitlemek için her birine 2 vida delin. Hepsinin birbirine bağlanması için bunu diğer 28" pano ile tekrarlayın.

Adım 2: Motor Gerdiriciyi Oluşturma/Takma

Kemeri germek için uygun bir yol bulmak, takımın uğraştığı bir şeydi. Yukarıda görülene ulaşmadan önce birkaç farklı fikirden geçtik. Metal bir kayar ray ideal olurdu, ancak düşük bütçe nedeniyle ekip, geçici bir ahşap rayla yetinmek zorunda kaldı.

2"x4" blokları kullanarak L şeklinde bir şekil oluşturarak başlayın. Rayın monte edeceği L'nin alt kısmı yaklaşık 8" uzunluğunda olmalıdır. Üst kısım yaklaşık 6" uzunluğunda olmalıdır. Motor montajı için başka bir 2"x4" blok kesin. Ekip, ray sistemini oluşturmak için bulduğumuz yedek, küçük dikdörtgen bir ahşap direk kullandı. Alt ray, motor bloğunun altına monte edilmiş iki ray tarafından desteklenir. Buradaki anahtar, 2"x4" boyutlarına vidalanırken parçalanmayacak kadar dayanıklı ahşap kullanmaktır. Ekip, motorun monte edildiği 2"x4" bloğu boyunca bir delik açmak için bir matkap presi kullandı. L'nin üst kısmından başka bir delik açılmıştır. Sistem boyunca uzun bir cıvata geçirilmiştir. Yükü dağıtmak için her iki uçta da büyük pullar kullandığınızdan emin olun. Son montaj, L-braketleri kullanılarak eğiticiye monte edildi. Sistemin yüksek gerilim altında eğilme eğilimini önlemek için ray ile eğitici arasına küçük bir tahta blok yerleştirildi. Arka lastikle düzgün hizalamayı sağlamak için, eğiticiye monte ederken düzeneği yerinde tutan birinin olması yararlıdır.

Adım 3: Arka Lastiği Bisikletten Çıkarın ve Arka Mandalları Takın

Arka lastiği bisikletten çıkarmak için önce lastiği söndürün. Ardından, arka tekerlek için yatağı yerinde tutan somunları çıkarın. Zinciri arka dişliden ayırın. Bisikletin arka frenleri varsa, arka fren balatalarının çıkarılması gerekebilir. Tekerlek ve lastik tamamen ayrıldığında, lastiği tekerleğin kenarına germek için bir levye kullanın. Teker ve lastik arasındaki levyeyi korurken, birisinin tekerleği çevirmesini ve lastiği yavaşça kaldırmasını sağlayın. Tamamlandığında, tekerleği tekrar bisiklete takmak için adımları tersten izleyin. Yeniden takmadan önce kemeri tekerleğin etrafına taktığınızdan emin olun. Mandalları takmak için, tespit somunlarını tekrar takmadan önce bunları arka aksın üzerinden kaydırın.

Adım 4: Devreyi Kurmak

Şematikte görülen devre verilen bağlantıdan elde edilmiştir:

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

Kurduğumuz devrenin iki işlevi vardır. Birincisi, motordan gelen değişken DC voltaj girişini, ışıklara güç sağlamak için kullanılan sabit bir 5V DC çıkışa ayarlamaktır. İkincisi, motordan çıkan voltajı 0 ile 5 volt arasına düşürmek için bir voltaj bölücü kullanmaktır. Bu çıkış daha sonra Arduino Uno'nun 5V limiti olan analog giriş portuna girilir. Arduino Uno, belirli bir voltajda belirli ışıkları etkinleştirmek için kodlanmıştır. Bu kod aşağıda verilmiştir.

Yukarıdaki şemada gösterilen devre, akımı 5 lineer voltaj regülatörü (lm338) arasında eşit olarak dağıtmak için kullanılır. Bu regülatörler, yükü dağıtmak için basitçe paralel olarak yerleştirilemezler çünkü iç bileşenlerindeki farklılıklar her birinden biraz farklı çıktılara neden olur. En yüksek çıkışı sağlayan lineer regülatör yükün tamamını alarak son bulur. Yukarıdaki devreyi kullanmak çıkışları stabilize eder ve yükü eşit olarak dağıtır. Işıklar, seçilen renkler (48 mavi 2 kırmızı) kullanılarak yapılandırılan yaklaşık 1,5A maksimum akım çeker. Işıkların tümünün beyaz olarak kodlanması, çekilen maksimum akımı (3A) oluşturacaktır. Voltaj maksimum 28V'dan 5V'a düşürülür. Bu 23V'luk bir farktır. 23V x 1.5A = 34.5W ısı olarak dağıtılması gereken güç. Bu nedenle regülatörler arasındaki yükün dağılımı ekip için çok önemlidir. Bir regülatör tüm yükü alacak olsaydı, maksimum çalışma sıcaklığını aşacaktı.

İlk olarak, devreyi lehimsiz bir devre tahtası üzerine kurun. Gürültüyü azaltmak için motor çıkışına oldukça büyük bir kapasitör (2200 uF kullandık) yerleştirilmesi gerekecektir. Bu, Arduino'nun aldığı girişi temizler ve ışık görüntüsünü daha tutarlı hale getirir (ışıklar düzensiz yanıp sönmez). Ancak, nöbet üreten bir makine oluşturmak istiyorsanız, 2 $ tasarruf edin ve kapasitörü geçersiz kılın. Ardından, voltaj bölücü devresini dahil edin. Voltaj bölücüden Arduino Uno analog giriş A0'a bir aktarma kablosu çalıştırın. Arduino'yu da yere atlayın. Ekteki çizime bakın. Işıkları kablolamak için daha fazla bilgi aşağıdaki bağlantıda bulunabilir:

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

Adım 5: Devreyi Test Etme

Yukarıdaki laboratuvar tezgahında görülen ekipman kullanışlıdır ancak devreyi test etmek için gerekli değildir. Ancak DC motorun çıkış milini döndürmek için bir yola ihtiyacınız olacaktır. İdeal olarak, bisikleti sadece kullanırdık ama hala postada olduğu için alternatif bir çözüm bulmamız gerekiyordu. Motorun polaritesini ters çevirdiğinizden emin olun (toprak (siyah) tel ısınır ve sıcak (kırmızı) tel toprak olur). Her şey bağlandıktan sonra, 5V'luk bir çıkış voltajı elde edene kadar devredeki potansiyometreyi ayarlayın. Bunun için herhangi bir standart voltmetre kullanılabilir. Voltaj çıkışını uygun şekilde ayarlamak için devrenin önemli bir yük altında olması gerekecektir. Mikro denetleyicinin kodunu çalıştırmak için Arduino bilgisayar yazılımının indirilmesi gerekecektir. FastLED kitaplığının da yüklenmesi gerekecektir. Yazılım indirildikten ve kodu Arduino'ya yükledikten sonra, sağ üst köşedeki seri monitöre gidin ve Arduino Uno'nun aldığı voltaj girişini gözlemleyebileceksiniz. Gerekirse devreyi mümkün olduğu kadar yoğunlaştırmak için ayarlamalar yapın ve tekrar test edin. İlerlemeden önce tüm bileşenlerin düzgün çalıştığından emin olun.

Adım 6: Devreyi Lehimleyin

Yukarıdaki resimde, yerleşik iki devre kartı olduğunu fark edebilirsiniz. Başlangıçta, ekip 10 lm338 lineer voltaj regülatörü kullanmayı planladı, ancak daha fazla testten sonra, 5'li bir devrenin önemli olduğunu belirledi. Bununla birlikte, ihtiyaç duymadığımız pano voltaj bölücü içeriyordu, bu nedenle hala kullanılıyor.

Ekip, kişisel tercihi dışında, lineer regülatörleri devre kartına aktarmaya karar verdi. Bu, onları biraz daha özgürce monte etmemize ve büyük ısı alıcılarını daha iyi desteklememize izin verdi. Prototipinizdeki tüm bileşenleri yeni lehim kartınıza lehimleyin. Lehimsiz devre tahtasından hareket ettirirken devrenin tam bir kopyası olması için bir kalıcı protokol kartı kullandık. Motordan ve ışıklardan hızlı bağlantı kesmek için iki adet 5'li klemens kullanıldı.

7. Adım: Ekran Kartını Oluşturun

Ekran kartı bir dizi adımda inşa edilmiştir.

1) Ekran kartı, bir pano ve bir yuvadan oluşur. Ekran ince ahşaptan yapılmıştır ve 57 1/2 inç x 5 ft'lik bir standa monte edilmiştir. Stand, 45 derecede uzanan bir kesit kiriş tarafından desteklenmektedir. arka bacaktan dikey standa açı. Bu ahşap ve vidalar kullanılarak yapılmıştır. Tahtanın ve standın tamamlanmasından sonra, her bir köşedeki yuvaya dört tekerlek delinmiştir.

2) Harflerin ekranı (C-I-T-A-D-E-L) ekran ve montajdan ayrı olarak yapılmıştır. Harfler önce çizildi ve ardından 8 inç x 12 inç boyutundaki sunta karolarından kesildi. Harflerin tümü, değişen genişliklerde 10 cm uzunluğunda olacak şekilde boyutlandırılmıştır. Harflerin dış kısımları şerit testere, iç kısımları ise dekupaj testeresi ile kesilmiştir.

3) Harfler kesildikten sonra sıvı çivi ile tahtaya yapıştırılmıştır. Bu, harflerin tahtaya sabitlenmesini sağladı. Daha sonra, harflere 12' bit kullanılarak delikler açıldı. Bu, Işıkların görüntülenmesini sağlayacaktır.

4) Ardından, ekran beyaza boyandı ve harfler (C-I-T-A-D-E-L) bebek mavisine boyandı. Daha sonra tahtanın çerçevesine mavi bir trim eklendi.

5) Harfler (T-H-E) tahtaya 4 yükseklikte ve değişen genişliklerde boyanmıştır.

6) Tahtanın altındaki Bulldog, akrilik boya karışımı kullanılarak tahtaya boyanmıştır. Işıklara uyacak şekilde 12 mm'lik bir uçla gözlerden delikler açıldı.

7) Son olarak panoya ışıklar yerleştirildi ve ekran panosu tamamlandı.