Personal na PowerPlant: 27 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

Ang personal powerPlant ay isang portable na aparato na gumagamit ng kuryente sa pamamagitan ng isang solar cell at hand crank generator, sa isang baterya ng NiMH. Nagsasama rin ang aparato ng isang visual multimeter na sinusubaybayan ang dami ng nakaimbak na enerhiya. Ang personal powerPlant ay maaaring magamit upang mapagana ang mga aplikasyon hanggang sa 8V sa 70 mA. Dinisenyo ni: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell kasama si Mike Dory @ Eyebeam para sa Alternative Energy Workshop 06.23.07eyebeam ********

Hakbang 1: Mga Kagamitan

Electronics Para sa powerPlant circuit1 - Stepper motor (Japan Servo KP4M4-029 12VDC) 1 - Solar panel (8V) 1 - NiMH baterya (7.2V, 70 mA) 8 - 1N4001 Diodes3 - Terminals1 - 5 pin male header18 o 20 gauge solid wire (pula, itim, asul, berde) Para sa visual multimeter1 - Red LED, 1.5V1 - Yellow LED, 1.5 V1 - Green LED, 1.5 V1 - 100 Ohm resistor1 - 150 Ohm resistor1 - 1N4730 (3.9V) zener diode1 - 1N4733 (5.1V) zener diode1 - 1N4737 (7.5V) zener diode1 - panandalian switch Hardware 1 - 2.5 "x1.75" PCB prototyping board1 - Printed Board Diagram (i-download ang pdf sa ibaba) Diagram ng Schematic Circuit para sa sanggunian (i-download ang pdf sa ibaba) Mga Template ng Case ng Mga Bahagi (i-download ang dwg / pdf sa ibaba) 1 - 3.5 "x3.5" x4.5 "Acrylic Box1 - 3/16" x1 "Binding Post na may tornilyo3 - 3/16" x1 / 4 "Binding Post na may tornilyo3 - # 10 SAE Washer2 - # 4 machine turnilyo ng bolt d) Exacto Knife and BladePlaces upang makahanap ng mga supply: Home DepotRadio ShackContainer StoreElectronics GoldmineSolarboticsJameco Electronics

Hakbang 2: Naka-print na Diagram ng Lupon

Mag-print ng isang kopya ng Printed Board Diagram at gupitin. Ilagay ang diagram sa gilid ng PCB Prototyping Board nang walang mga singsing na panghinang na tanso. Ipapakita sa iyo ng diagram kung paano ilagay ang iyong mga bahagi sa isang gilid at sa kabilang banda ay hihihinang mo ang iyong mga bahagi sa prototyping board.

Hakbang 3: Coil 1 Rectifier

Ipasok ang 4 ng 1N4001 Diode sa lugar tulad ng ipinakita sa ibaba. Ang mga diode ay dapat na ipasok sa direksyon na nakasaad sa Printed Board Diagram; kung hindi man ay hindi sila gagana nang maayos. Sa pamamagitan ng paglalagay ng 4 diode tulad ng ipinahiwatig na itinutuwid mo (pag-ikot ng kuryente mula sa 2 mga phase ng 4 na phase stepper motor mula AC hanggang sa kasalukuyang DC) Coil 1.

Hakbang 4: Coil 2 Rectifier

Ipasok ang isa pang 4 1N4001 Diode sa lugar tulad ng ipinakita sa ibaba. Sa pamamagitan ng paglalagay ng 4 diode na ito tulad ng ipinahiwatig na ikaw ay nagtutuwid (pag-on ng kapangyarihan mula sa 2 phase ng isang 4 phase stepper motor mula sa AC hanggang sa kasalukuyang DC) Coil 2.

Hakbang 5: Coil 1 & 2 Wires at Header

Gupitin ang dalawang mga peice ng asul na kawad at dalawang mga peice ng berdeng kawad gamit ang mga stroller ng kawad. Hukasan ang bawat dulo ng bawat piraso ng kawad. Ipasok ang kawad sa lugar tulad ng ipinakita.

Ipasok ang 5 pin male header tulad ng ipinahiwatig, na may maikling gilid ng mga pin na nakaharap pababa sa prototyping board. Dito makikabit ang motor sa circuit.

Hakbang 6: Paghihinang

I-on ang board at simulang solder ang mga koneksyon tulad ng ipinakita sa Printed Board Diagram gamit ang iyong soldering iron at solder. Ito ay mas madaling maghinang kung ang mga wire ay tumawid muna. Siguraduhin na sumali sa mga koneksyon sa isang mahusay na halaga ng panghinang. Iwasan ang malamig na mga kasukasuan (kapag lumilitaw na matte ang solder).

Hakbang 7: Tapusin ang Stepper Motor (Generator) Circuit

Kapag natapos mo na ang paghihinang ng stepper motor (generator) na circuit sa likuran ng iyong prototyping board ay dapat lumitaw tulad ng ipinakita.

Hakbang 8: Mga Terminal

Ipasok ang 2 mga terminal, isa sa alinmang dulo ng prototyping board sa direksyon tulad ng ipinakita. Kung ang mga butas ay masyadong maliit, gamitin ang iyong Exacto Knife upang palakihin ang butas. Gupitin ang dalawang 3 haba ng kawad (anumang kulay) at gumamit ng mga wire striper upang ganap na hubarin ang mga wire. Ang mga wire na ito ay tatakbo sa tapat ng prototyping board (na may mga ring ng panghinang na tanso), mula positibo hanggang positibong bahagi ng bawat terminal at negatibo sa negatibong bahagi ng bawat terminal. Ang terminal sa kaliwa ay gagamitin upang mag-input ng mga wire para sa baterya. Ang terminal sa kanan ay gagamitin upang mag-input ng mga wire para sa solar panel.

Hakbang 9: Mga Solder Terminal

I-turn over ang prototyping board. Ipasok ang mga hubad na wire sa mga butas tulad ng ipinahiwatig (sumangguni sa nakalimbag na diagram ng board sa iba pang panig sa buong lugar). Ang mga wire ay maaaring mag-thread at pagkatapos ay lumabas muli upang makakuha ng mas malapit hangga't maaari sa terminal at hawakan sa lugar tulad ng ipinakita. Paghinang ang dalawang hilaga at dalawang timog node ng mga rectifier para sa coil 1 & 2 sa bukas na mga wire na tumatakbo mula sa terminal patungo sa terminal. Sumali ito sa mga rectifier sa mga terminal upang makumpleto ang circuit para sa stepper motor (generator). Siguraduhing layuan ang mga bukas na wires mula sa iba pang mga koneksyon.

Hakbang 10: Pagsubok

Handa ka na ngayong subukan ang circuit gamit ang stepper motor upang matiyak na ang lahat ng iyong mga koneksyon ay na-solder nang maayos at lahat ng mga bahagi ay inilalagay nang tama.

Ipasok ang mga lead ng stepper motor sa 5 pin male header. Ang itim na tingga ng stepper motor ay dapat ilagay sa pin na hindi may label na Coil 1 o Coil 2. Gamitin ang iyong multimeter (nakatakda sa boltahe ng DC) upang masukat ang boltahe na ginagawa ng generator kapag binuksan mo ang baras. Ilagay ang positibo (pula) na pagsisiyasat ng multimeter papunta sa positibong tornilyo ng alinman sa terminal, at ang negatibong (itim) na pagsisiyasat papunta sa negatibong tornilyo ng parehong terminal. Ang pag-on ng baras sa pamamagitan ng kamay ay dapat magbunga sa paligid ng 4-8 volts. Kung hindi ka nakakakita ng mga resulta, narito ang ilang mga tip sa pag-troubleshoot: 1) Suriin ang lahat ng mga koneksyon ng solder upang matiyak na ang lahat ay ganap na na-solder at nakakonekta sa isa't isa. Sa kabaligtaran, tiyakin na ang mga koneksyon na hindi dapat na hawakan ay hindi magkasama. 2) Siguraduhin na ang lahat ng mga diode ay itinuro sa tamang direksyon tulad ng ipinahiwatig sa nakalimbag na diagram ng board. 3) Suriin na ang mga lead ng motor ay naipasok nang maayos - ang itim na kawad mula sa motor ay hindi dapat ilagay sa alinman sa Coil 1 & 2 pin.

Hakbang 11: Visual Multimeter

Papayagan ka ng built sa Visual Multimeter na makita kung gaano karaming enerhiya ang nakaimbak mula sa mga kahaliling mapagkukunan ng enerhiya nang hindi kinakailangang gumamit ng isang multimeter.

Ipasok ang mga diode ng zener sa tamang direksyon tulad ng ipinakita sa nakalimbag na diagram ng board, at ayon sa key tulad ng ipinakita sa ibaba. Ang mga numero sa susi ay tutugma sa mga bilang na nakalimbag sa mga diode ng zener. Ipasok ang mga resistors sa mga puwang na may kaukulang mga kulay (sa kasong ito ang direksyon ay hindi mahalaga). Gupitin ang isang peice ng itim na kawad at i-strip ang parehong dulo, isingit sa tabi ng resistors tulad ng ipinakita. Susunod na ipasok ang tatlong LEDs sa pagkakasunud-sunod tulad ng ipinakita: berde, dilaw, pula (orange).

Hakbang 12: Solder Visual Multimeter

Baligtarin ang prototyping board at solder ang visual multimeter sa lugar tulad ng ipinahiwatig. Sumangguni sa nakalimbag na diagram ng board sa reverse side. Tumawid sa mga wire upang hawakan at mapadali ang paghihinang. Iwasan ang mga koneksyon ng malamig (matte sa hitsura). Siguraduhin na panatilihing pinaghiwalay ang mga koneksyon na hindi dapat magkasama, dahil ang lugar na ito ay mahigpit na naayos.

Hakbang 13: Pagsubok sa Visual Multimeter

Subukan ang Visual Multimeter upang matiyak na gumagana ito.

Ilagay ang mga lead ng stepper motor papunta sa male header. I-on ang baras ng stepper motor (generator) at makita ang mga ilaw ng LED nang naaayon. Ang berdeng ilaw ay nagpapahiwatig ng boltahe na hanggang ~ 5.6, ang dilaw na ilaw ay nagpapahiwatig ng boltahe na hanggang ~ 6.8. Parehong LEDs hinuhulaan ang boltahe nakasalalay sa kanilang ningning. Halimbawa, kung ang baterya ay may hawak na 6.1 V, kung gayon ang berdeng ilaw ay magiging maliwanag at ang dilaw na ilaw ay madilim. Ang pula (ipinakita na orange dito) ang LED ay mag-iilaw lamang sa itaas ~ 9.2 volts. Para sa application na ito, ang baterya na ginamit ay 7.2 volts at 70 mA. Kung ang mga pulang ilaw ng LED, ang baterya ay nasa buong kakayahan. Huwag magpatuloy na singilin ang baterya na may pulang LED na naiilawan, kung hindi man ay maaari itong mag-overcharge at hindi gumana ng paraan. Kung hindi ka nakakakita ng mga resulta, narito ang ilang mga tip sa pag-troubleshoot: 1) Suriin ang lahat ng mga koneksyon ng solder upang matiyak na ang lahat ay ganap na na-solder at nakakonekta sa isa't isa. Sa kabaligtaran, tiyakin na ang mga koneksyon na hindi dapat na hawakan ay hindi magkasama. 2) Siguraduhin na ang lahat ng mga diode ng zener ay itinuro sa tamang direksyon tulad ng ipinahiwatig sa nakalimbag na diagram ng board. 3) Suriin ang mga numero sa mga diode ng zener upang matiyak na nasa maayos na pagkakasunud-sunod ang mga ito tulad ng ipinahiwatig sa nakalimbag na diagram ng board. * Sa imaheng ito nagdagdag kami ng isang switch at maikalakip nang maaga ang baterya (at pagkatapos ay tinanggal ang mga ito) upang makita kung paano ito gumana. Hindi ito kinakailangan, ngunit nakakatuwa ito.

Hakbang 14: Solder Momentary Switch at Terminal

Gupitin ang 2 haba ng pulang kawad at dalawang haba ng itim na kawad. Hukasan ang magkabilang dulo ng bawat kawad. Balutin ang isang dulo ng isang pulang kawad at isang dulo ng isang itim na kawad papunta sa mga lead ng panandaliang paglipat. Balutin ang isang dulo ng isang pulang kawad at isang dulo ng isang itim na kawad papunta sa mga lead ng terminal. Paghinang ang 4 na wires sa mga lead. Ang pansamantalang switch ay bubuksan ang visual multimeter at ang terminal ay gagamitin bilang output para sa personal na powerPlant.

Hakbang 15: Solder Solar Panel

Gupitin ang 2 haba ng kawad, isang pula at isang itim. Hukasan ang magkabilang dulo ng bawat kawad gamit ang mga wire striper. Paghinang ng isang dulo ng itim na kawad sa negatibong tingga sa solar panel (dapat ipahiwatig sa panel na may "-"). Maghinang ng isang dulo ng pulang kawad sa positibong tingga sa solar panel (dapat ipahiwatig sa panel na may "+").

Hakbang 16: Kaso: Mga Bubukas

Gamitin ang ibinigay na Template ng Kaso (maida-download sa hakbang 1) upang matukoy at gupitin ang mga butas na kinakailangan para sa mga bahagi. Gumamit kami ng isang laser cutter upang puntos ang mga butas para sa kawastuhan (dahil ang ganitong uri ng acrylic ay hindi nais na i-cut sa laser cutter), at pagkatapos ay drill ang mga butas nang naaayon.

Hakbang 17: Mga Gears (opsyonal)

Ang hakbang na ito ay hindi kinakailangan, ngunit isang magandang karagdagan sa personal na powerPlant. Ang mga gears ay tumutulong sa isang mas mabilis na pag-ikot ng stepper motor shaft, na nagbibigay ng mas maraming lakas.

Gamitin ang ibinigay na Template ng Gear (i-download sa hakbang 1) upang gupitin ang isang maliit at malaking lansungan sa isang 4 "x5" x1 / 8 "sheet ng plexiglass. Gumamit kami ng isang pamutol ng laser, dahil ito ay mas tumpak. Dahil ang mga gears na ito ay may maliit cogs, hindi namin inirerekumenda ang pagputol sa pamamagitan ng kamay. Ang isang kahalili sa hanay ng gear na ito ay ang pagbili ng mga nakahanda na gears.

Hakbang 18: Kaso: Stepper Motor at Maliit na Gear

Ipasok ang stepper motor sa kaso tulad ng ipinakita sa mga turnilyo ng motor na nakaharap sa labas ng kahon. Ikabit ang mga tornilyo sa kaso na may 2 # 4 na mga bolt ng tornilyo sa makina. Maglagay ng # 10 washer sa baras ng motor na lalabas sa kahon, at pagkatapos ay ilagay ang maliit na gamit (opsyonal) sa itaas tulad ng ipinahiwatig.

Hakbang 19: Kaso: Malaking Gear (opsyonal)

Ipasok ang post ng 3/16 "x1" binding screw sa pagitan ng kaso at ng malaking gear sa butas sa gilid ng malaking gear tulad ng ipinakita. Wind ang scew sa post. Ito ang magiging hawakan upang paikutin ang gamit.

Pagkatapos ay ipasok ang post ng isang 3/16 "x1 / 4" binding screw sa loob ng kahon at sa butas tulad ng ipinakita. Ilagay ang isang # 10 SAE washer papunta sa post at pagkatapos ay ilagay ang malaking gear sa itaas. Tapusin sa pamamagitan ng pag-ikot ng tornilyo sa post. Subukan ang gear gamit ang hawakan upang makita kung gaano maayos ang kanilang pagtakbo!

Hakbang 20: Kaso: Solar Panel

Ipasok ang Solar Panel sa loob ng kahon tulad ng ipinakita sa gilid ng cell na nakaharap sa labas. Kunin ang mga post mula sa dalawang 3/16 "x1 / 4" binder screws at i-slide ang bawat # 10 SAE washer sa bawat isa. Ilagay ang mga post sa loob ng kaso at i-slide ang mga ito sa mga butas sa magkabilang panig ng solar panel. I-wind ang mga tornilyo sa kani-kanilang mga post.

Hakbang 21: Kaso: Lumipat at Terminal

Ipasok ang pansamantalang switch at terminal sa mga bukana tulad ng ipinahiwatig. Ang mga lead ay dapat nasa loob ng kaso.

Hakbang 22: Kaso: Prototyping Board at Baterya

Ilagay ang iyong Prototyping Board na may tapos na circuitry sa loob ng kahon tulad ng ipinahiwatig. Maaaring magamit ang foam tape upang ma-secure ang circuit sa loob ng kaso sa sandaling ang mga lead mula sa baterya, solar cell, stepper motor at output terminal ay nakakabit. Tiyaking hindi mai-tape ang anumang mga solder na koneksyon.

Ilagay ang baterya sa ilalim ng kaso, sa tabi ng stepper motor tulad ng ipinahiwatig. Ang ligtas na may foam tape sa sandaling humantong ay nakakabit sa circuit.

Hakbang 23: Solder Output Terminal

Dalhin ang positibo (pula) at negatibong (itim) na mga lead ng output terminal isang insert sa prototyping board sa kani-kanilang mga puwang tulad ng ipinahiwatig. Paghinang ng mga lead sa terminal ng baterya sa reverse side.

Hakbang 24: Paglipat ng Solder

Ipasok ang mga lead mula sa paglipat sa mga puwang tulad ng ipinahiwatig (gitna ng imahe). Tandaan na ang positibo at negatibong pagkakalagay ay hindi mahalaga para sa switch.

Siguraduhin na maghinang ng mga lead na nakalagay sa naka-print na diagram ng board.

Hakbang 25: Maglakip ng Solar Panel

Paluwagin ang mga turnilyo sa terminal para sa solar panel. Ipasok ang mga lead mula sa solar panel papunta sa bukana ng terminal na may positibo at negatibong pagkakalagay tulad ng ipinahiwatig. Higpitan ang mga turnilyo at suriin na ang mga lead ay ligtas na gaganapin.

Hakbang 26: Ikabit ang NiMH Baterya

Paluwagin ang mga turnilyo sa terminal para sa bateryang NiMH. Ipasok ang mga lead mula sa NiMH baterya papunta sa bukana ng terminal na may positibo at negatibong pagkakalagay tulad ng ipinahiwatig. Higpitan ang mga tornilyo at suriin na ang mga lead ay ligtas na gaganapin.

Hakbang 27: Tapos na

Subukan ang iyong personal na powerPlant upang makita kung paano ito gumagana!

I-on ang handcrank nang kaunting sandali at pagkatapos ay itulak ang pindutan sa switch at manuod habang ipinapakita ng visual multimeter ang dami ng lakas na mayroon ang baterya. Itakda ang iyong powerPlant out sa araw at subaybayan kung gaano karaming enerhiya ang kinokolekta nito. Pagkatapos ay gamitin ang iyong powerPlant sa mga power device. Pinapagana namin ang aming mini arduino gamit ang powerPlant, tingnan kung ano ang maaari mong paganahin! Baguhin ang iyong powerPlant upang umangkop sa iyong mga pangangailangan. Pinalitan ni John O'Malley ang mga gears para sa isang kalesa sa kanyang bisikleta (tingnan ang mga imahe sa ibaba). Magpakasaya!