Fietsenergiedemo (bouwen) - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Het doel van deze Instructable was om een interactieve demonstratie van fietsenergie te creëren om de interesse van kinderen in techniek te wekken. Het project werkt als volgt: als een kind sneller op de fiets trapt, kan hij meer lichten op het displaybord activeren en uiteindelijk het woord CITADEL in blauwe LED-lampjes spellen. Naarmate de berijder sneller blijft trappen, kan hij de ogen van de bulldog activeren als rode LED-lampjes. De breedte van elke assemblage is nooit groter dan 30 inch om ervoor te zorgen dat het project door elke standaarddeuropening in klaslokalen past. Het displaybord is gebouwd op wielen zodat het gemakkelijk te vervoeren is. Met alle beschikbare materialen en gereedschappen, zal dit project ongeveer 6 tot 10 dagen duren om te voltooien tegen een geschatte kostprijs van ongeveer $ 400 USD als je alle hardware/elektrische componenten en de fiets moet kopen.

Gebruikt gereedschap: Boormachine, tafelzaag, decoupeerzaag, kolomboormachine, schuurmachine, meetlint, bankschroef, dopsleutelset, soldeerbout, draadkrimptang, 3D-printer, diverse huishoudelijke gereedschappen (tang, schaar, etc.)

Gebruikte materialen:

12 mm diffuus dunne Digitel RGB LED-pixels (streng van 25) (2)

GDSTIME 5V DC 50mm Ventilator (2)

Arduino Uno

5 mm (HTD) steek, 15 mm brede enkelzijdige riem

Kent 20" Boys Ambush Bicycle of een andere 20" fiets met haringen achter

Groot koellichaam - Multiwatt-pakket (van Sparkfun) (5)

Weathershield 2”x4”x8’ Onder druk behandeld hout Everbilt 1-1/2” (4)

Multiplex voor Display Board (wil lichtgewicht maar enigszins duurzaam)

Spaanplaat voor brieven

Vierkante houten deuvels voor poten van displayborden

Hoekbrace voordeelpakket (18564)

Everbilt 2” heavy duty hoekschoor (2 stuks)

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

24V 250W elektrische scootermotor voor scooters met riemaandrijving (Artikel # MOT-24250B)

WIR-110, 16 gauge zwarte voedingskabel (12 ft)

WIR-110, 16 gauge rode voedingskabel (12 ft)

16-20 meter draad

LM338T/NOPB lineaire spanningsregelaar

5 bende klemmenblok (2)

Soldeer Boards

1,0 Ohm Weerstanden (5)

5,1 kOhm Weerstanden (2)

150 Ohm Weerstand

100 kOhm Weerstand

2200 uF condensator

20 kOhm Weerstand

200 pF condensator

5V zenerdiode

2N2905 Transistor of equivalent

1.5k Potentiometer

LM308 Op-amp

Doorverbindingsdraadset

Verf / Penselen

Stap 1: De trainer bouwen

Begin met het zagen van een stuk hout van 2x4x8 in twee planken van 28 inch, nog twee planken van 24 inch en nog twee van 16 inch. Hiervoor heb je twee planken van 2x4x8 nodig. Snijd nog eens vier planken met hoeken van 45 graden aan elk uiteinde. Deze twee planken moeten 10 "lang zijn. Gebruik de 16 "-platen en gebruik een decoupeerzaag om inkepingen in het bord te maken die 3" diep en 1 3/4 "breed zijn. Het is handig om deze afmetingen te traceren voordat u uw snede maakt.

Neem 2 van de 10" boards en bevestig ze aan een van de 16" boards. Zet het 16"-bord rechtop en leun de 10"-planken tegen elke kant van de 16" zodat ze gelijk liggen met het bord en de vloer. Gebruik schroeven om de 3 planken aan elkaar te bevestigen. Herhaal dit proces voor de resterende 16" en twee 10" platen.

Markeer de middelste 12"-markering van beide 24"-platen en het midden van de 16"-platen. Lijn de twee markeringen uit zodat de 16"-plaat rechtop staat en gelijk ligt met de 24"-plaat die op zijn kant ligt. Boor 2 schroeven in het 16"-bord naar het 24"-bord en nog 2 voor elk 10"-bord naar het 24"-bord. Herhaal dit proces met het andere 24"-bord en het 16-inch bord met de 10"-borden eraan bevestigd.

Markeer vervolgens het midden van het bord op elk van de 28"-borden. Maak nog een markering van 4" aan elke kant van het 14-inch merkteken. Er moet 8" zijn tussen deze 2 markeringen. Lijn de 24 "borden op deze markeringen uit met de binnenkant van het bord op het merkteken. Boor 2 schroeven in elk om de 3 planken aan elkaar te bevestigen. Herhaal dit met het andere 28" bord zodat ze allemaal verbonden zijn.

Stap 2: Motorspanner bouwen/bevestigen

Het vinden van een geschikte manier om de riem te spannen was iets waar het team mee worstelde. We hebben een paar verschillende ideeën doorgenomen voordat we kwamen tot wat hierboven te zien is. Een metalen schuifrail zou ideaal zijn geweest, maar vanwege een laag budget moest het team genoegen nemen met een geïmproviseerde houten rail.

Begin met het maken van een L-vormige figuur met blokken van 2 "x4". Het onderste deel van de L waarop de rail wordt gemonteerd, moet ongeveer 20 cm lang zijn. Het bovenste gedeelte ongeveer 15 cm hoog. Snijd nog een blok van 2 "x4" voor de motorsteun. Het team gebruikte een reserve, kleine rechthoekige houten paal die we vonden om het railsysteem te maken. De onderrail wordt schrijlings gedragen door twee rails die aan de onderkant van het motorblok zijn gemonteerd. De sleutel hier is om hout te gebruiken dat duurzaam genoeg is om niet te splijten wanneer het in de 2 "x4" s wordt geschroefd. Het team gebruikte een kolomboormachine om een gat te boren helemaal door het 2 "x4" blok waarop de motor is gemonteerd. Er werd nog een gat geboord door het bovenste gedeelte van de L. Een lange bout werd helemaal door het systeem geleid. Zorg ervoor dat u aan beide uiteinden grote ringen gebruikt om de belasting te verdelen. De eindmontage werd met L-beugels op de trainer gemonteerd. Een klein blok hout werd tussen de rail en de trainer gestoken om te voorkomen dat het systeem de neiging heeft om te buigen bij hoge spanning. Het is handig om iemand te hebben die het geheel op zijn plaats houdt wanneer u het op de trainer monteert om ervoor te zorgen dat het goed uitgelijnd is met de achterband.

Stap 3: Verwijder de achterband van de fiets en bevestig de achterste haringen

Om de achterband van de fiets te verwijderen, laat u eerst de band leeglopen. Verwijder vervolgens de moeren die het lager op zijn plaats houden voor het achterwiel. Koppel de ketting los van het achtertandwiel. Als de fiets achterremmen heeft, kan het nodig zijn om de achterremblokken te verwijderen. Zodra het wiel en de band er helemaal af zijn, gebruikt u een koevoet om de band over de zijkant van het wiel te spannen. Terwijl u de koevoet tussen het wiel en de band houdt, laat iemand het wiel draaien om langzaam de band los te wrikken. Als u klaar bent, volgt u de stappen in omgekeerde volgorde om het wiel weer op de fiets te plaatsen. Zorg ervoor dat u de riem om het wiel doet voordat u hem opnieuw installeert. Om de haringen te installeren, schuift u ze over de achteras voordat u de bevestigingsmoeren terugplaatst.

Stap 4: Het circuit bouwen

Het circuit dat in het schema te zien is, is verkregen via de verstrekte link:

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

Het circuit dat we hebben gebouwd heeft twee functies. De eerste is om de variabele DC-spanningsingang van de motor te regelen naar een constante 5V DC-uitgang die wordt gebruikt om de lichten van stroom te voorzien. De tweede is om een spanningsdeler te gebruiken om de uitgangsspanning van de motor te verlagen tot tussen 0 en 5 volt. Deze uitgang wordt vervolgens ingevoerd in de analoge ingangspoort van de Arduino Uno, die een limiet van 5V heeft. De Arduino Uno is gecodeerd om specifieke lichten te activeren bij een bepaalde spanning. Deze code vindt u hieronder.

De schakeling die in het bovenstaande schema wordt getoond, wordt gebruikt om de stroom gelijkmatig te verdelen over 5 lineaire spanningsregelaars (lm338). Deze regelaars kunnen niet eenvoudig parallel worden geplaatst om de belasting te verdelen, omdat verschillen in hun interne componenten voor elk iets verschillende outputs veroorzaken. De lineaire regelaar die de hoogste output levert, neemt uiteindelijk de volledige belasting op zich. Door het bovenstaande circuit te gebruiken, worden de uitgangen gestabiliseerd en wordt de belasting gelijkmatig verdeeld. De lampen trekken een maximale stroom van ongeveer 1,5 A, geconfigureerd met de gekozen kleuren (48 blauw 2 rood). Als u de lichten codeert zodat ze allemaal wit zijn, wordt de maximale stroomsterkte (3A) gegenereerd. De spanning wordt verlaagd van maximaal 28V naar 5V. Dit is een verschil van 23V. 23V x 1,5A = 34,5W vermogen dat als warmte moet worden afgevoerd. Daarom is de verdeling van de belasting tussen de toezichthouders zo belangrijk voor het team. Als één regelaar alle belasting zou dragen, zou deze de maximale bedrijfstemperatuur overschrijden.

Bouw eerst het circuit op een soldeerloos breadboard. Een vrij grote condensator (we gebruikten een 2200 uF) moet over de motoruitgang worden geplaatst om de ruis te verminderen. Dit ruimt de invoer op die de Arduino ontvangt en maakt de lichtweergave consistenter (lichten knipperen niet onregelmatig). Als u echter een machine voor het produceren van aanvallen wilt maken, bespaart u $ 2 en maakt u de condensator ongeldig. Neem vervolgens het spanningsdelercircuit op. Leid een jumperdraad van de spanningsdeler naar de Arduino Uno analoge ingang A0. Jumper de Arduino ook in de grond. Zie tekening bijgevoegd. Meer informatie over het bedraden van de lampen vindt u op onderstaande link:

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

Stap 5: Het circuit testen

De apparatuur die op de laboratoriumtafel hierboven te zien is, is nuttig, maar niet vereist om het circuit te testen. U hebt echter een manier nodig om de uitgaande as van de gelijkstroommotor te draaien. Idealiter hadden we de fiets gewoon gebruikt, maar aangezien hij nog op de post was, moesten we een alternatieve oplossing vinden. Zorg ervoor dat u de polariteit van de motor omkeert (aarde (zwarte) draad wordt heet en hete (rode) draad wordt aarde). Zodra alles is aangesloten, stelt u de potentiometer in het circuit in tot u een uitgangsspanning van 5V krijgt. Elke standaard voltmeter kan hiervoor worden gebruikt. Het circuit moet zwaar worden belast om de uitgangsspanning goed af te stellen. De Arduino-computersoftware moet worden gedownload om de code voor de microcontroller uit te voeren. De FastLED-bibliotheek moet ook worden geïnstalleerd. Zodra de software is gedownload en u de code naar de Arduino uploadt, gaat u naar de seriële monitor in de rechterbovenhoek en kunt u de spanningsingang observeren die de Arduino Uno ontvangt. Voer indien nodig aanpassingen uit om het circuit zo ver mogelijk te condenseren en test opnieuw. Zorg ervoor dat alle componenten goed werken voordat u verder gaat.

Stap 6: Soldeer het circuit

In de afbeelding hierboven is het je misschien opgevallen dat er twee printplaten zijn gebouwd. Oorspronkelijk was het team van plan om 10 lm338 lineaire spanningsregelaars te gebruiken, maar na verder testen bleek dat één circuit met 5 aanzienlijk was. Het bord dat we uiteindelijk niet nodig hadden, bevatte echter de spanningsdeler en wordt daarom nog steeds gebruikt.

Uit persoonlijke voorkeur besloot het team om de lineaire regelaars naar de printplaat te springen. Hierdoor konden we ze iets vrijer monteren en de grote koellichamen beter ondersteunen. Soldeer alle componenten van je prototype op je nieuwe soldeerbord. We gebruikten een permaproto-bord, zodat het circuit een exacte replica zou zijn wanneer het wordt verplaatst van het soldeerloze breadboard. Er werden twee 5-voudige aansluitblokken gebruikt om snel los te koppelen van de motor en de lichten.

Stap 7: Bouw het displaybord

Het displaybord is in een reeks stappen gebouwd.

1) Het displaybord bestaat uit een bord en een houder. Het display is gemaakt van dun hout en gemonteerd op een standaard van 57 1/2 inch bij 5 ft. De standaard wordt ondersteund door een dwarsdoorsnedebalk die zich uitstrekt tot een hoek van 45 graden. hoek van het achterste been naar de verticale standaard. Deze is gemaakt met hout en schroeven. Na de voltooiing van het bord en de standaard werden op elke respectieve hoek vier wielen in de houder geboord

2) Het display van de letters (C-I-T-A-D-E-L) is apart van het display en de houder geconstrueerd. De letters werden eerst getekend en vervolgens gesneden uit tegels van spaanplaat die 8 in x 12 inch waren. De letters zijn allemaal 10 inch hoog, met verschillende breedtes. De letters werden gesneden met een lintzaag voor de buitenkant en een decoupeerzaag voor de binnenkant van de letters.

3) Nadat de letters waren gesneden, werden ze met vloeibare spijker op het bord bevestigd. Dit zorgde ervoor dat de letters aan het bord werden bevestigd. Vervolgens werden gaten in de letters geboord met een 12'-bit. Dit zou ervoor zorgen dat de lichten zouden worden weergegeven.

4) Vervolgens werd het display wit geverfd en werden de letters (C-I-T-A-D-E-L) babyblauw geverfd. Vervolgens werd een blauwe rand aan het frame van het bord toegevoegd.

5) De letters (T-H-E) werden allemaal op het bord geschilderd op een hoogte van 4 met verschillende breedtes.

6) De Bulldog aan de onderkant van het bord is op het bord geverfd met een mengsel van acrylverf. Gaten werden door de ogen geboord met een 12 mm bit om in de lichten te passen.

7) Ten slotte werden de lichten in het bord geplaatst en was het displaybord compleet.