Kişisel PowerPlant: 27 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

Kişisel powerPlant, bir güneş pili ve el krank jeneratörü aracılığıyla elektriği bir NiMH pile dönüştüren taşınabilir bir cihazdır. Cihaz ayrıca depolanan enerji miktarını izleyen görsel bir multimetre içerir. Kişisel powerPlant, uygulamaları 70 mA'da 8V'a kadar çalıştırmak için kullanılabilir. Tasarım: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell ve Mike Dory @ Eyebeam, Alternatif Enerji Atölyesi için 06.23.07eyebeam********

Adım 1: Malzemeler

PowerPlant devresi için elektronik1 - Step motor (Japan Servo KP4M4-029 12VDC)1 - Güneş paneli (8V)1 - NiMH pil (7.2V, 70 mA)8 - 1N4001 Diyotlar3 - Terminaller1 - 5 pinli erkek başlık18 veya 20 gauge katı kablo (kırmızı, siyah, mavi, yeşil)Görsel multimetre için1 - Kırmızı LED, 1,5V1 - Sarı LED, 1,5 V1 - Yeşil LED, 1,5 V1 - 100 Ohm direnç1 - 150 Ohm direnç1 - 1N4730 (3,9V) zener diyot1 - 1N4733 (5.1V) zener diyot1 - 1N4737 (7.5V) zener diyot1 - anlık anahtar Donanım 1 - 2.5"x1.75" PCB prototipleme panosu1 - Basılı Kart Şeması (aşağıdaki pdf'yi indirin)Referans için Şematik Devre Şeması (aşağıdaki pdf'yi indirin) Parça Kutusu Şablonu (aşağıdaki dwg/pdf dosyasını indirin)1 - 3.5"x3.5"x4.5" Akrilik Kutu1 - 3/16"x1" Vidalı Bağlama Direği3 - 3/16"x1/4" Vidalı Bağlama Direği3 - #10 SAE Pul2 - #4 makine vidalı cıvatalarıDişli Şablonu (isteğe bağlı, aşağıdaki dwg/pdf dosyasını indirin) Dişliler için 1 - 4"x5"x1/8" levha pleksiglas (isteğe bağlı) Ekipman Lehimleme demirLehimMultimetreTel SıyırıcıTornavidalar (Yıldız ve Flathea) d)Exacto Knife and BladeSarf malzemeleri bulabileceğiniz yerler:Home DepotRadio ShackKonteyner MağazasıElektronik GoldmineSolarboticsJameco Electronics

2. Adım: Basılı Pano Şeması

Basılı Pano Şemasının bir kopyasını yazdırın ve kesin. Diyagramı, bakır lehim halkaları olmadan PCB Prototipleme Kartının yanına yerleştirin. Diyagram, bileşenlerinizi bir tarafa nasıl yerleştireceğinizi gösterecek ve diğer tarafta bileşenlerinizi prototip panosuna lehimleyeceksiniz.

Adım 3: Bobin 1 Doğrultucu

1N4001 Diyotlarından 4'ünü aşağıda gösterildiği gibi yerine yerleştirin. Diyotlar, Basılı Kart Şemasında belirtilen yönde yerleştirilmelidir; aksi takdirde düzgün çalışmayacaklardır. 4 diyotu belirtildiği gibi yerleştirerek doğrultmuş olursunuz (4 fazlı step motorun 2 fazından gelen gücü AC'den DC akımına çevirerek) Bobin 1.

Adım 4: Bobin 2 Doğrultucu

Aşağıda gösterildiği gibi yerine 4 adet 1N4001 Diyot daha takın. Bu 4 diyotu belirtildiği gibi yerleştirerek doğrultmuş olursunuz (4 fazlı bir step motorun 2 fazından gelen gücü AC'den DC akımına çevirerek) Bobin 2.

Adım 5: Bobin 1&2 Telleri ve Başlık

Tel sıyırıcılarla iki parça mavi tel ve iki parça yeşil tel kesin. Her tel parçasının her bir ucunu soyun. Teli gösterildiği gibi yerine yerleştirin.

5 pimli erkek başlığı gösterildiği gibi, pimlerin kısa tarafı aşağı bakacak şekilde prototip panosuna yerleştirin. Motorun devreye bağlanacağı yer burasıdır.

Adım 6: Lehimleme

Kartı ters çevirin ve havya ve lehim ile Basılı Kart Şemasında gösterildiği gibi bağlantıları lehimlemeye başlayın. Teller önceden çaprazlanırsa lehimlemek daha kolaydır. Bağlantıları iyi miktarda lehimle birleştirdiğinizden emin olun. Soğuk derzlerden kaçının (lehim mat göründüğünde).

Adım 7: Step Motor (Jeneratör) Devresini Bitirin

Step motor (jeneratör) devresini lehimlemeyi bitirdiğinizde, prototipleme kartınızın arkası gösterildiği gibi görünmelidir.

Adım 8: Terminaller

Prototipleme panosunun her iki ucunda biri olacak şekilde 2 terminali gösterildiği gibi yerleştirin. Delikler çok küçükse, deliği büyütmek için Exacto Knife'ınızı kullanın. İki adet 3 uzunluğunda kablo (herhangi bir renk) kesin ve kabloları tamamen sıyırmak için kablo sıyırıcılar kullanın. Bu teller, prototipleme panosunun (bakır lehim halkaları ile) karşı tarafında, her bir terminalin pozitif tarafından pozitif tarafına ve negatif ile negatif arasında çalışacaktır. her terminalin negatif tarafı. Soldaki terminal, pil için kabloları girmek için kullanılacaktır. Sağdaki terminal, güneş paneli için kabloları girmek için kullanılacaktır.

Adım 9: Lehim Terminalleri

Prototipleme panosunu ters çevirin. Soyulmuş kabloları gösterildiği gibi deliklere sokun (diğer taraftaki basılı pano şemasına bakın). Kablolar, terminale mümkün olduğunca yaklaşmak ve gösterildiği gibi yerinde tutmak için içeri ve sonra tekrar dışarı çıkabilir. Bobin 1 ve 2 için doğrultucuların iki kuzey ve iki güney düğümünü terminalden terminale giden açık kablolara lehimleyin. Bu, step motor (jeneratör) devresini tamamlamak için redresörleri terminallere birleştirir. Açık kabloları diğer bağlantılardan uzak tuttuğunuzdan emin olun.

Adım 10: Test Etme

Artık tüm bağlantılarınızın doğru şekilde lehimlendiğinden ve tüm bileşenlerin doğru yerleştirildiğinden emin olmak için step motorla devreyi test etmeye hazırsınız.

Adım motorunun uçlarını 5 pimli erkek başlığa takın. Step motorun siyah ucu Bobin 1 veya Bobin 2 olarak etiketlenmemiş pime yerleştirilmelidir. Şaftı çevirdiğinizde jeneratörün ürettiği voltajı ölçmek için multimetrenizi (DC voltajına ayarlanmış) kullanın. Multimetrenin pozitif (kırmızı) probunu her iki terminalin pozitif vidasına ve negatif (siyah) probu aynı terminalin negatif vidasına yerleştirin. Milin elle döndürülmesi 4-8 volt civarında verim vermelidir. Sonuçları görmüyorsanız, işte bazı sorun giderme ipuçları: 1) Her şeyin tamamen lehimlendiğinden ve birbirine bağlı olduğundan emin olmak için tüm lehim bağlantılarını kontrol edin. Tersine, dokunmaması gereken bağlantıların birlikte olmadığından emin olun. 2) Tüm diyotların, basılı kart şemasında gösterildiği gibi doğru yöne yönlendirildiğinden emin olun. 3) Motorun uçlarının düzgün takıldığını kontrol edin - motordan gelen siyah kablo Bobin 1 ve 2 pinlerinden herhangi birine yerleştirilmemelidir.

Adım 11: Görsel Multimetre

Dahili Görsel Multimetre, bir multimetre kullanmak zorunda kalmadan alternatif enerji kaynaklarından ne kadar enerji depolandığını görmenizi sağlar.

Zener diyotları, basılı kart şemasında gösterildiği gibi doğru yönde ve altta gösterildiği gibi tuşa göre yerleştirin. Tuştaki sayılar, zener diyotların üzerine basılan sayılara karşılık gelecektir. Dirençleri karşılık gelen renklere sahip yuvalara yerleştirin (bu durumda yön önemli değildir). Bir parça siyah kablo kesin ve her iki ucunu soyun, gösterildiği gibi dirençlerin yanına yerleştirin. Ardından, üç LED'i görüntülendiği sırayla yerleştirin: yeşil, sarı, kırmızı (turuncu).

Adım 12: Lehim Görsel Multimetre

Prototipleme kartını ters çevirin ve görsel multimetreyi gösterildiği gibi yerinde lehimleyin. Arka taraftaki basılı kart şemasına bakın. Yerinde tutmak ve lehimlemeyi kolaylaştırmak için telleri çaprazlayın. Soğuk (mat görünümde) bağlantılardan kaçının. Bu alan sıkı bir şekilde organize edildiğinden, birlikte olmaması gereken bağlantıları ayrı tuttuğunuzdan emin olun.

Adım 13: Görsel Multimetrenin Test Edilmesi

Çalıştığından emin olmak için Görsel Multimetreyi test edin.

Step motorun uçlarını erkek başlığın üzerine yerleştirin. Step motorun (jeneratör) milini çevirin ve LED'lerin buna göre yandığını görün. Yeşil ışık ~5.6'ya kadar olan bir voltajı, sarı ışık ~6.8'e kadar olan bir voltajı gösterir. Her iki LED de, parlaklıklarına bağlı olarak voltajı ölçer. Örneğin, pil 6,1 V tutuyorsa, yeşil ışık parlak olacak ve sarı ışık loş olacaktır. Kırmızı (burada turuncu gösterilmektedir) LED yalnızca ~9,2 voltun üzerinde yanacaktır. Bu uygulama için kullanılan pil 7,2 volt ve 70 mA'dir. Kırmızı LED yanıyorsa pil tam kapasitededir. Pili kırmızı LED yanarken şarj etmeye devam etmeyin, aksi takdirde aşırı şarj olabilir ve arızalanabilir. Sonuçları görmüyorsanız, işte bazı sorun giderme ipuçları: 1) Her şeyin tamamen lehimlendiğinden ve birbirine bağlı olduğundan emin olmak için tüm lehim bağlantılarını kontrol edin. Tersine, dokunmaması gereken bağlantıların birlikte olmadığından emin olun. 2) Tüm zener diyotlarının basılı kart şemasında gösterildiği gibi doğru yöne yönlendirildiğinden emin olun. 3)Zener diyotlarının üzerindeki sayıları kontrol ederek, basılı kart şemasında gösterildiği gibi doğru sırada olduklarından emin olun. *Bu resimde nasıl çalıştığını görmek için bir anahtar ekledik ve pili erken taktık (ve sonra çıkardık). Bu gerekli değil, ama eğlenceli.

Adım 14: Lehim Anlık Anahtarı ve Terminali

2 uzun kırmızı kabloyu ve iki uzun siyah kabloyu kesin. Her telin iki ucunu soyun. Kırmızı kablonun bir ucunu ve siyah kablonun bir ucunu anlık anahtarın uçlarına sarın. Kırmızı kablonun bir ucunu ve siyah kablonun bir ucunu terminalin uçlarına sarın. 4 kabloyu uçlara lehimleyin. Anlık anahtar görsel multimetreyi çalıştıracak ve terminal kişisel powerPlant için çıkış olarak kullanılacaktır.

Adım 15: Lehim Güneş Paneli

Biri kırmızı diğeri siyah olmak üzere 2 uzun tel kesin. Tel sıyırıcılarla her bir telin iki ucunu soyun. Siyah kablonun bir ucunu güneş paneli üzerindeki negatif uç ucuna lehimleyin (panelde "-" ile belirtilmelidir). Kırmızı kablonun bir ucunu güneş paneli üzerindeki artı ucuna lehimleyin (panelde "+" ile belirtilmelidir).

Adım 16: Vaka: Açıklıklar

Bileşenler için gerekli delikleri belirlemek ve kesmek için sağlanan Vaka Şablonunu (1. adımda indirilebilir) kullanın. Delikleri doğruluk açısından puanlamak için bir lazer kesici kullandık (bu akrilik türü lazer kesicide kesilmeyi sevmediğinden) ve ardından delikleri buna göre açtık.

Adım 17: Dişliler (isteğe bağlı)

Bu adım gerekli değildir, ancak kişisel powerPlant'a güzel bir ektir. Dişliler, step motor milinin daha hızlı dönmesine yardımcı olarak daha fazla güç sağlar.

Küçük ve büyük bir dişliyi 4"x5"x1/8" pleksiglas levhaya kesmek için sağlanan Dişli Şablonunu kullanın (1. adımda indirin. Çok daha doğru olduğu için bir lazer kesici kullandık. Bu dişliler küçük olduğundan dişliler, elle kesmenizi tavsiye etmiyoruz. Bu dişli takımına bir alternatif, hazır dişli satın almaktır.

Adım 18: Durum: Step Motor ve Küçük Dişli

Adım motorunu, kutudan çıkan motor vidaları ile gösterildiği gibi kasaya yerleştirin. Vidaları 2 #4 makine vidalı cıvatası ile kasaya takın. Motorun kutudan çıkan miline #10 rondela yerleştirin ve ardından küçük dişliyi (opsiyonel) gösterildiği gibi üstüne yerleştirin.

Adım 19: Kasa: Büyük Dişli (isteğe bağlı)

Kasa ile büyük dişli arasındaki 3/16"x1" bağlama vidasının direğini, gösterildiği gibi büyük dişlinin kenarındaki deliğe sokun. Parçayı direğe sarın. Bu, vitesi döndürmek için tutamak olacaktır.

Ardından 3/16"x1/4" bağlayıcı vidanın direğini kutunun içine ve gösterildiği gibi delikten geçirin. Bir #10 SAE rondelasını direğe yerleştirin ve ardından büyük dişliyi üstüne yerleştirin. Vidayı direğe sararak bitirin. Ne kadar sorunsuz çalıştıklarını görmek için vitesi tutamakla test edin!

Adım 20: Vaka: Güneş Paneli

Güneş Panelini, hücre tarafı dışa bakacak şekilde gösterildiği gibi kutunun içine yerleştirin. İki adet 3/16"x1/4" bağlayıcı vidadan direkleri alın ve her birinin üzerine bir adet #10 SAE rondelası kaydırın. Direkleri kasanın içine koyun ve güneş panelinin her iki tarafındaki deliklerden kaydırın. Vidaları ilgili direklerine sarın.

Adım 21: Durum: Anahtar ve Terminal

Anlık anahtarı ve terminali belirtildiği gibi açıklıklara takın. Lead'ler kasanın içinde olmalıdır.

Adım 22: Vaka: Prototip Kartı ve Pil

Prototipleme Panonuzu bitmiş devre ile gösterildiği gibi kutunun içine yerleştirin. Pil, güneş pili, step motor ve çıkış terminalinden gelen kablolar takıldıktan sonra devreyi kasanın içine sabitlemek için köpük bant kullanılabilir. Lehimli bağlantıların üzerine bant yapıştırmadığınızdan emin olun.

Pili kasanın altına, belirtildiği gibi step motorun yanına yerleştirin. Kablolar devreye bağlandıktan sonra köpük bantla sabitleyin.

Adım 23: Lehim Çıkış Terminali

Çıkış terminalinin pozitif (kırmızı) ve negatif (siyah) uçlarını, gösterildiği gibi ilgili yuvalarında prototipleme panosuna yerleştirin. Uçları arka taraftaki akü terminaline lehimleyin.

Adım 24: Lehim Anahtarı

Anahtardan kabloları gösterildiği gibi yuvalara takın (resmin merkezi). Anahtar için pozitif ve negatif yerleşimin önemli olmadığını unutmayın.

Kabloları basılı kart şemasında gösterildiği gibi lehimlediğinizden emin olun.

Adım 25: Güneş Panelini Takın

Güneş paneli terminalindeki vidaları gevşetin. Güneş panelinden gelen kabloları, gösterildiği gibi pozitif ve negatif yerleştirme ile terminalin açıklıklarına yerleştirin. Vidaları sıkın ve kabloların güvenli bir şekilde tutulduğunu kontrol edin.

Adım 26: NiMH Pili Takın

NiMH pilin terminalindeki vidaları gevşetin. NiMH pilden gelen uçları, belirtildiği gibi pozitif ve negatif yerleşimli terminalin açıklıklarına takın. Vidaları sıkın ve kabloların güvenli bir şekilde tutulduğunu kontrol edin.

Adım 27: Tamamlandı

Nasıl çalıştığını görmek için kişisel powerPlant'ınızı test edin!

El krankını bir süre çevirin ve ardından anahtardaki düğmeye basın ve görsel multimetrenin pilin sahip olduğu güç miktarını göstermesini izleyin. powerPlant'ınızı güneşe çıkarın ve ne kadar enerji topladığını izleyin. Ardından cihazlara güç sağlamak için powerPlant'ınızı kullanın. Mini arduinomuzu powerPlant ile güçlendirdik, bakalım nelere güç sağlayabileceksiniz! powerPlant'ınızı ihtiyaçlarınıza göre değiştirin. John O'Malley, bisikletindeki bir teçhizatın viteslerini değiştirdi (aşağıdaki resimlere bakın). İyi eğlenceler!