Supercapacitor Vibrobot - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Voor dit project gaan we gebruik maken van supercondensatoren om een vibrobot van stroom te voorzien. Met andere woorden, we gaan 15F-condensatoren gebruiken om trillende motoren aan te drijven om robots te maken die door trillingen bewegen. Het basismodel heeft een aan/uit-schakelaar en een oplaadpoort om tussen gebruik door op te laden. De meer geavanceerde versie bevat ook een kleine zonnecel om hem op te laden door de zon wanneer hij niet wordt gebruikt. Bekijk de Electronics Class voor meer informatie over condensatoren. En als je robots in je hoofd hebt, heb ik ook een Robots Class!

Stap 1: Materialen

Voor het project van deze les heb je nodig:

(x1) 15F supercondensator (x1) 100 ohm weerstand (x1) Trilmotor (x1) Printplaat (x1) SPDT through-hole schakelaar (x1) JST-XHP 2-pins mannelijke en vrouwelijke connector set (x1) 2-draads voeding adapter (x1) Instelbare voedingsspanning Optioneel: (x1) 4V Zonnepaneel (x1) 1N4001 diode

(Merk op dat sommige van de links op deze pagina gelieerde links zijn. Dit verandert niets aan de kosten van het artikel voor u. Ik herinvesteer alle opbrengsten die ik ontvang in het maken van nieuwe projecten. Als u suggesties voor alternatieve leveranciers wilt, laat het me dan weten weten.)

Stap 2: Het circuit

Het vibrobot-circuit is redelijk eenvoudig. Er is de laadstroom die een stroom- en massaverbinding heeft. De aarde wordt verbonden met de condensator en de motor. De stroomingang gaat naar een SPDT-schakelaar via een stroombeperkende weerstand van 100 ohm. De SPFT-schakelaar schakelt de positieve verbinding van de condensator tussen de lader en de motor. Op deze manier kan de condensator ofwel worden opgeladen via de ingangspoort of de motor van stroom voorzien.

Stap 3: Bevestig de condensator

Laten we beginnen met de printplaat door de supercondensator op zijn plaats te solderen. Merk op dat de condensator een metalen plaat aan de onderkant heeft die is verbonden met de voedingspin. U moet vooral oppassen dat u de stroom niet per ongeluk kortsluit door de onderkant van de condensator in contact te brengen met busrijen op de printplaat die mogelijk met aarde zijn verbonden. Om dit gemakkelijk te voorkomen, installeerde ik mijn condensator in een hoek van 45 graden over het midden van het bord. Deze opstelling zorgt ervoor dat een dergelijke kortsluiting tussen stroom en aarde waarschijnlijk niet zal optreden.

Stap 4: installeer de socket

Het volgende dat u moet installeren, is de vrouwelijke aansluiting voor de stekker. Plaats deze aan dezelfde kant van het bord als de massakabel van de condensator. Plaats het ergens in het midden met de inkeping voor het lipje van de stekker naar buiten gericht, weg van het bord. Merk op dat er iets vastzit onder het bord in de soldeerfoto. Dit is om het onderdeel op zijn plaats te houden terwijl ik het soldeer.

Stap 5: Schakel over

Installeer de aan/uit-schakelaar aan de zijkant van het bord tegenover het stopcontact van de lader.

Stap 6: Draden

Strip ongeveer 2,5 cm isolatie van het uiteinde van de draad met een vaste kern. Bevestig de niet-geïsoleerde draad aan een van de klemmen op de vibrerende motor. Herhaal dit proces voor de andere terminal.

Stap 7: Draad in de motor

Plaats de motor gecentreerd op de rand van het bord zodat het contragewicht over de rand hangt. Steek elke motordraad door een van de aansluitingen aan hun respectieve zijden van de printplaat en soldeer ze op hun plaats.

Stap 8: Meer bedrading

Bevestig zwarte aardedraden tussen de 2-pins vrouwelijke aansluiting, de massapin op de condensator en een van de motorpinnen. Het is van cruciaal belang om de verbinding tussen de aardpen op de socket en de supercondensator correct te krijgen. Als je het zou omkeren en de condensator achteruit zou laden, kunnen er hele slechte dingen gebeuren. Dus … controleer dit nog eens en zorg ervoor dat je het goed hebt. Wanneer de stekker is ingestoken, moet de aardingspin worden aangesloten op de pin met de negatieve markering op de condensator. Zodra je er absoluut zeker van bent dat je de aardaansluitingen goed hebt, soldeer je een rode draad tussen de middelste pin op de schakelaar en de positieve pin op de condensator. Soldeer ook een rode draad tussen een van de buitenste pinnen op de schakelaar en de motor. Soldeer tot slot een draad rond het lichaam van de motor. Deze mag nergens elektrisch op aangesloten zijn. Het houdt de motor gewoon op zijn plaats.

Stap 9: Oplaadweerstand

Soldeer een weerstand van 100 ohm tussen de spanningspin op het stopcontact en de ongebruikte pin op de schakelaar. Deze weerstand wordt gebruikt voor het opladen. Als we de weerstand niet hebben gebruikt, zal de supercondensator proberen zoveel mogelijk stroom uit de lader te halen. Deze plotselinge stroomstoot zal in wezen als een korte draad zijn en deze mogelijk beschadigen, of, als deze een beveiligingscircuit heeft, helemaal niets doen. De weerstand die we gebruiken is berekend met behulp van de wet van Ohm. Voor de zekerheid heb ik de waarde iets verhoogd omdat weerstanden niet perfect zijn, en het kan geen kwaad om een beetje meer te hebben. Dat gezegd hebbende, de specifieke supercondensator die hier wordt gebruikt, heeft een relatief hoge interne weerstand. Dit betekent dat het niet zo snel stroom uit een lading haalt als een normale supercondensator. Het duurt zelfs uitzonderlijk lang om op te laden (ongeveer een uur in plaats van 10 seconden). De weerstand die we gebruiken is misschien niet nodig en kan de laadtijden zelfs een beetje vertragen. Desalniettemin heb ik de weerstand toegevoegd voor het geval iemand besluit een andere supercondensator te gebruiken. Je vraagt je misschien af waarom ik ervoor heb gekozen om deze te gebruiken als hij zo langzaam oplaadt. Welnu, het heeft een vermogen van 15F en is een fractie van de grootte van normale supercondensatoren. Kortom, deze kleine dop heeft 3x meer vermogen dan een supercondensator die 5x zo groot is. Het opladen kan even duren, maar het kan relatief lang meegaan.

Stap 10: Knip de draden af

Knip vier 4 massieve kerndraden om te gebruiken als de benen van de robot.

Stap 11: Bevestig de benen

Soldeer beide uiteinden van elke draad in de hoeken van de printplaat om vier draadlussen te maken. Deze mogen niet elektrisch worden aangesloten op daadwerkelijke componenten op de printplaat.

Stap 12: Vorm de benen

Vorm alle vier de draden naar eigen inzicht in poten. Ik heb ze allemaal kleine lusvoetjes gegeven, maar misschien is er een ander ontwerp dat misschien beter werkt. Experimenteer gerust met vorm en esthetiek. Er is geen echt goed antwoord.

Stap 13: Bepaal de polariteit

We gaan een 'wall wart' AC naar DC converter gebruiken om de vibrobot op te laden. Om dit te doen, moeten we eerst de polariteit bepalen van de stekker die op de muurwrat is aangesloten om te bepalen welk uiteinde positief is en welk geaard is. Steek de 2-aderige adapter in de aansluiting aan het uiteinde van de kabel. Gebruik de spanningsinstelling op uw multimeter om de spanning te meten die van de adapter komt. Als u een positieve spanning ziet, is de draad die op de rode sonde is aangesloten positief en de draad die op de zwarte sonde is aangesloten, is geaard. Markeer deze draden om ze van elkaar te onderscheiden als ze nog niet zijn gemarkeerd.

Stap 14: Aansluiting

Soldeer de metalen aansluitingen voor de 2-pins vrouwelijke connector op het uiteinde van elke draad van de 2-draads voedingsadapter. Noteer het uitlijningslipje op de stekker. Als het uitlijningslipje naar u toe is gericht en de connector naar boven wijst, moet de aarde zich aan de linkerkant bevinden en de stroomvoorziening aan de rechterkant. Druk de metalen lipjes aan het uiteinde van elke pin samen en steek beide in de juiste aansluiting van de stekker door ze stevig aan te drukken. Als u niet zeker bent, kunt u de voedingsadapter aansluiten en meten met de multimeter om er zeker van te zijn dat u het klopt.

Stap 15: laad het op

Om het op te laden, zorg ervoor dat de schakelaar in de oplaadpositie staat (d.w.z. de motor draait niet) en steek de muurwrat in het stopcontact. Je kunt hem zo lang in de oplader laten zitten als je wilt. De condensator stopt met het trekken van stroom zodra deze is opgeladen en is in orde. Condensatoren zijn niet zoals batterijen waarvan de houdbaarheid wordt verkort als u ze te lang laat opladen zonder beveiligingsschakelingen.

Stap 16: Zonne-energie

Als u uw robot van het net wilt halen, kunt u een klein zonnepaneel toevoegen om de condensator op te laden wanneer de motor niet in gebruik is. Deze toevoeging is optioneel.

Stap 17: Het circuit uitbreiden

Om dit circuit op zonne-energie te laten werken, moeten we twee extra componenten toevoegen, een zonnepaneel en een diode. Het zonnepaneel moet geschikt zijn voor minder spanning dan de condensator en parallel met de condensator worden geplaatst. Aangezien onze condensator geschikt is voor 5,6 V, zou het gebruik van een 4V-zonnepaneel veilig moeten zijn om hem op te laden. We zullen ook een diode moeten toevoegen aan het circuit tussen de positieve kabel op het zonnepaneel en de condensator. Maak je nog niet al te veel zorgen over wat diodes zijn. Ze zullen veel verder worden besproken in een volgende les. Voor nu, je hoeft alleen maar te weten dat de diode alleen maar voorkomt dat elektriciteit van de condensator terugstroomt door het zonnepaneel als er geen zonlicht op valt.

Stap 18: Een diode toevoegen

Sluit eenvoudig het uiteinde van de diode met de streep aan op de pin op de schakelaar waar de 100 ohm-weerstand is aangesloten. Sluit de andere diodepin aan op een ongebruikt soldeerpad op het bord.

Stap 19: Bedrading van het zonnepaneel

Bevestig een rode draad met vaste kern aan de positieve pool van het zonnepaneel en een zwarte draad aan de negatieve. De reden dat we de bestaande draad vervangen door draden met een vaste kern is omdat deze nieuwe stijvere draden het zonnepaneel rechtop op zijn plaats houden boven de oppervlak van het bord.

Stap 20: Sluit het zonnepaneel aan

Verbind de rode draad van het zonnepaneel met de ongebruikte pin op de diode. Verbind de zwarte draad van het zonnepaneel met een van de andere aardverbindingen op het bord. Uw robot wordt nu aangedreven door hernieuwbare energie. Nu is het tijd om uw robot aan te zetten en los te laten.

Vond je dit nuttig, leuk of vermakelijk? Volg @madeineuphoria om mijn laatste projecten te zien.