PowerPlant Peribadi: 27 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

PowerPlant peribadi adalah peranti mudah alih yang memanfaatkan elektrik melalui sel solar dan penjana engkol tangan, ke dalam bateri NiMH. Peranti ini juga merangkumi multimeter visual yang memantau jumlah tenaga yang disimpan. PowerPlant peribadi boleh digunakan untuk menggerakkan aplikasi hingga 8V pada 70 mA. Direka oleh: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell dengan Mike Dory @ Eyebeam untuk Bengkel Tenaga Alternatif 06.23.07eyebeam ********

Langkah 1: Bahan

Elektronik Untuk litar powerPlant1 - Motor stepper (Japan Servo KP4M4-029 12VDC) 1 - Panel solar (8V) 1 - NiMH bateri (7.2V, 70 mA) 8 - 1N4001 Diodes3 - Terminal 1 - header lelaki 5 pin18 atau wayar pepejal 20 gauge (merah, hitam, biru, hijau) Untuk multimeter visual1 - LED merah, 1.5V1 - LED kuning, 1.5 V1 - LED hijau, perintang 1.5 V1 - 100 Ohm1 - perintang 150 Ohm1 - 1N4730 (3.9V) diod zener1 - 1N4733 (5.1V) zener diode1 - 1N4737 (7.5V) zener diode1 - momentary switch Hardware 1 - 2.5 "x1.75" PCB prototyping board1 - Printed Board Diagram (muat turun pdf di bawah) Skema Litar Diagram untuk rujukan (muat turun pdf di bawah) Bahagian Kes Bahagian (muat turun dwg / pdf di bawah) Kotak Akrilik 1 - 3.5 "x3.5" x4.5 "1 - 3/16" Ikatan Pengikat dengan skru - # 4 baut skru mesinGaris Templat (pilihan, muat turun dwg / pdf di bawah) 1 - 4 "x5" x1 / 8 "lembaran plexiglass untuk Gear (pilihan) Peralatan Soldering ironSolderMultimeterWire StripperScrewdrivers (Phillips and Flathea) d) Exacto Knife and BladeTempat untuk mencari bekalan: Depot RumahRack ShackContainer StoreElectronics GoldmineSolarboticsJameco Electronics

Langkah 2: Diagram Papan Bercetak

Cetak salinan Diagram Papan Bercetak dan potong. Letakkan rajah di sisi Papan Prototaip PCB tanpa cincin pateri tembaga. Gambar rajah akan menunjukkan kepada anda bagaimana meletakkan komponen anda di satu sisi dan di sisi lain anda akan memasangkan komponen anda ke papan prototaip.

Langkah 3: Rectifier Coil 1

Masukkan 4 Diod 1N4001 ke tempat seperti gambar di bawah. Diod mesti dimasukkan ke arah yang ditunjukkan pada Diagram Papan Bercetak; jika tidak, mereka tidak akan berfungsi dengan baik. Dengan meletakkan 4 dioda seperti yang ditunjukkan, Anda sedang membetulkan (daya putar dari 2 fasa motor stepper 4 fasa dari arus AC ke DC) Gegelung 1.

Langkah 4: Coil 2 Rectifier

Masukkan 4 Diod 1N4001 yang lain seperti di bawah. Dengan meletakkan 4 diod ini seperti yang ditunjukkan, anda sedang membetulkan (daya putar dari 2 fasa motor stepper 4 fasa dari arus AC ke DC) Coil 2.

Langkah 5: Wayar dan Header Coil 1 & 2

Potong dua kepingan dawai biru dan dua keping dawai hijau dengan penanggal kawat. Jalur setiap hujung setiap helai dawai. Masukkan wayar ke tempat seperti yang ditunjukkan.

Masukkan header lelaki 5 pin seperti yang ditunjukkan, dengan sisi pendek pin menghadap ke bawah ke papan prototaip. Di sinilah motor akan dipasang ke litar.

Langkah 6: Pematerian

Balikkan papan dan mulakan solder sambungan seperti yang ditunjukkan pada Diagram Papan Bercetak dengan besi pemateri dan pateri anda. Lebih mudah disolder jika wayar dilintasi sebelumnya. Pastikan anda bergabung dengan sambungan dengan jumlah pateri yang banyak. Elakkan sendi sejuk (apabila pateri kelihatan matte).

Langkah 7: Selesaikan Litar Motor Stepper (Generator)

Setelah selesai menyolder litar motor stepper (generator), bahagian belakang papan prototaip anda akan kelihatan seperti yang ditunjukkan.

Langkah 8: Terminal

Masukkan 2 terminal, satu di kedua hujung papan prototaip ke arah seperti yang ditunjukkan. Sekiranya perforasi terlalu kecil, gunakan Exacto Knife anda untuk membesarkan lubang. Potong dua wayar sepanjang 3 (warna apa pun) dan gunakan pelucut wayar untuk melucutkan wayar sepenuhnya. Kawat ini akan berjalan di bahagian berlawanan dari papan prototaip (dengan cincin pateri tembaga), dari sisi positif ke positif setiap terminal dan negatif ke sisi negatif setiap terminal. Terminal di sebelah kiri akan digunakan untuk memasukkan wayar untuk bateri. Terminal di sebelah kanan akan digunakan untuk memasukkan wayar untuk panel solar.

Langkah 9: Terminal Pateri

Balikkan papan prototaip. Masukkan wayar yang dilucutkan ke dalam lubang seperti yang ditunjukkan (lihat gambar rajah papan bercetak di sisi lain sepanjang). Kawat boleh masuk dan keluar lagi untuk mendekat ke terminal dan menahannya seperti yang ditunjukkan. Pateri dua simpul utara dan dua selatan penyearah untuk gegelung 1 & 2 ke wayar terbuka yang berjalan dari terminal ke terminal. Ini bergabung dengan penerus ke terminal untuk menyelesaikan litar untuk motor stepper (generator). Pastikan wayar terbuka jauh dari sambungan lain.

Langkah 10: Menguji

Sekarang anda sudah bersedia untuk menguji litar dengan motor stepper untuk memastikan bahawa semua sambungan anda disolder dengan betul dan semua komponen diletakkan dengan betul.

Masukkan motor motor stepper ke header lelaki 5 pin. Sumbat hitam motor stepper hendaklah diletakkan pada pin yang tidak berlabel Coil 1 atau Coil 2. Gunakan multimeter anda (set ke voltan DC) untuk mengukur voltan yang dihasilkan penjana semasa anda memutar poros. Letakkan probe positif (merah) multimeter ke skru positif kedua-dua terminal, dan probe negatif (hitam) ke skru negatif terminal yang sama. Memusingkan poros dengan tangan harus menghasilkan sekitar 4-8 volt. Sekiranya anda tidak melihat hasilnya, berikut adalah beberapa petua penyelesaian masalah: 1) Periksa semua sambungan solder untuk memastikan semuanya dipateri sepenuhnya dan saling terhubung. Sebaliknya, pastikan sambungan yang tidak boleh disentuh tidak bersamaan. 2) Pastikan semua dioda diarahkan ke arah yang betul seperti yang ditunjukkan pada rajah papan cetak. 3) Pastikan wayar motor dimasukkan dengan betul - wayar hitam dari motor tidak boleh diletakkan pada salah satu pin Coil 1 & 2.

Langkah 11: Multimeter Visual

Visual Multimeter terbina dalam akan membolehkan anda melihat berapa banyak tenaga yang disimpan dari sumber tenaga alternatif tanpa perlu menggunakan multimeter.

Masukkan diod zener ke arah yang betul seperti yang ditunjukkan pada rajah papan bercetak, dan sesuai dengan kunci seperti yang ditunjukkan di bahagian bawah. Nombor dalam kunci akan sesuai dengan nombor yang dicetak pada diod zener. Masukkan perintang dalam slot dengan warna yang sesuai (dalam hal ini arahnya tidak menjadi masalah). Potong satu bahagian dawai hitam dan jalur kedua hujungnya, masukkan sebelah perintang seperti yang ditunjukkan. Seterusnya masukkan ketiga LED mengikut urutan seperti yang ditunjukkan: hijau, kuning, merah (oren).

Langkah 12: Multimeter Visual Pateri

Balikkan papan prototaip dan pasangkan multimeter visual di tempat seperti yang ditunjukkan. Rujuk gambar rajah papan bercetak di bahagian belakang. Lintasi wayar untuk menahan di tempat dan memudahkan pematerian. Elakkan sambungan sejuk (penampilan matte). Pastikan sambungan tetap terpisah yang tidak boleh disatukan, kerana kawasan ini tersusun rapi.

Langkah 13: Menguji Multimeter Visual

Uji Multimeter Visual untuk memastikannya berfungsi.

Letakkan hujung motor stepper ke header lelaki. Putar poros motor stepper (generator) dan lihat LED menyala dengan sewajarnya. Lampu hijau menunjukkan voltan hingga ~ 5.6, lampu kuning menunjukkan voltan hingga ~ 6.8. Kedua-dua LED mengukur voltan bergantung kepada kecerahannya. Contohnya, jika bateri memegang 6.1 V, maka lampu hijau akan terang dan lampu kuning akan redup. LED merah (ditunjukkan oren di sini) hanya akan menyala di atas ~ 9.2 volt. Untuk aplikasi ini, bateri yang digunakan ialah 7.2 volt dan 70 mA. Sekiranya LED merah menyala, bateri berkapasiti penuh. Jangan terus mengecas bateri dengan lampu LED merah menyala, jika tidak, ia boleh berlebihan dan berfungsi. Sekiranya anda tidak melihat hasilnya, berikut adalah beberapa petua penyelesaian masalah: 1) Periksa semua sambungan solder untuk memastikan semuanya terpateri sepenuhnya dan saling terhubung. Sebaliknya, pastikan sambungan yang tidak boleh disentuh tidak bersamaan. 2) Pastikan semua diod zener dihalakan ke arah yang betul seperti yang ditunjukkan pada rajah papan bercetak. 3) Periksa nombor pada diod zener untuk memastikannya berada dalam urutan yang betul seperti yang ditunjukkan pada rajah papan bercetak. * Dalam gambar ini kami menambahkan suis dan memasang bateri lebih awal (dan kemudian mengeluarkannya) untuk melihat bagaimana ia berfungsi. Ini tidak perlu, tetapi memang menyeronokkan.

Langkah 14: Suis dan Terminal Momen Solder

Potong 2 panjang wayar merah panjang dan dua wayar hitam panjang panjang. Jalur kedua-dua hujung setiap wayar. Balut satu hujung wayar merah dan satu hujung wayar hitam ke hujung suis sesaat. Balut satu hujung wayar merah dan satu hujung wayar hitam ke hujung terminal. Pateri 4 wayar ke plumbum. Suis sesaat akan menghidupkan multimeter visual dan terminal akan digunakan sebagai output untuk PowerPlant peribadi.

Langkah 15: Panel Suria Solder

Potong 2 wayar panjang, satu merah dan satu hitam. Jalur kedua-dua hujung setiap wayar dengan pelucut wayar. Pateri satu hujung wayar hitam ke plumbum negatif pada panel suria (harus ditunjukkan pada panel dengan "-"). Pateri satu hujung wayar merah ke plumbum positif pada panel suria (harus ditunjukkan pada panel dengan "+").

Langkah 16: Kes: Bukaan

Gunakan Templat Kes yang disediakan (dimuat turun dalam langkah 1) untuk menentukan dan memotong lubang yang diperlukan untuk komponen. Kami menggunakan pemotong laser untuk menorehkan ketepatan lubang (kerana jenis akrilik ini tidak suka dipotong pada pemotong laser), dan kemudian menggerudi lubang dengan sewajarnya.

Langkah 17: Gear (pilihan)

Langkah ini tidak perlu, tetapi merupakan tambahan yang baik untuk PowerPlant peribadi. Gear membantu putaran poros motor stepper yang lebih cepat, menghasilkan lebih banyak tenaga.

Gunakan Gear Template yang disediakan (muat turun pada langkah 1) untuk memotong gear kecil dan besar menjadi lembaran plexiglass 4 "x5" x1 / 8 ". Kami menggunakan pemotong laser, kerana ini jauh lebih tepat. Oleh kerana gear ini mempunyai kecil roda gigi, kami tidak mengesyorkan memotong dengan tangan. Alternatif untuk set gear ini adalah membeli gear siap.

Langkah 18: Kes: Motor Stepper dan Gear Kecil

Masukkan motor stepper ke dalam casing seperti yang ditunjukkan dengan skru motor menghadap ke luar kotak. Pasang skru ke casing dengan baut skru mesin 2 # 4. Letakkan mesin basuh # 10 pada batang motor yang keluar dari kotak, dan kemudian letakkan gear kecil (pilihan) di atas seperti yang ditunjukkan.

Langkah 19: Kes: Gear Besar (pilihan)

Masukkan tiang skru pengikat 3/16 "x1" antara casing dan gear besar ke dalam lubang di tepi gear besar seperti yang ditunjukkan. Anginkan scew ke dalam siaran. Ini akan menjadi pegangan untuk memutar gear.

Kemudian masukkan tiang skru pengikat 3/16 "x1 / 4" di dalam kotak dan melalui lubang seperti yang ditunjukkan. Letakkan satu mesin basuh SAE # 10 ke tiang dan kemudian letakkan gear besar di atas. Selesaikan dengan memasukkan skru ke tiang. Uji gear dengan pemegangnya untuk melihat betapa lancarnya roda itu berjalan!

Langkah 20: Kes: Panel Suria

Masukkan Panel Suria di dalam kotak seperti yang ditunjukkan dengan sisi sel menghadap ke luar. Ambil catatan dari dua skru pengikat 3/16 "x1 / 4" dan luncurkan satu mesin basuh SAE # 10 pada setiap satu. Masukkan tiang di dalam casing dan luncurkannya melalui lubang di kedua-dua sisi panel solar. Gulungkan skru ke tiang masing-masing.

Langkah 21: Kes: Tukar dan Terminal

Masukkan suis sesaat dan terminal ke dalam bukaan seperti yang ditunjukkan. Sambungan mesti berada di dalam casing.

Langkah 22: Kes: Papan Prototaip dan Bateri

Letakkan Papan Prototaip anda dengan litar selesai di dalam kotak seperti yang ditunjukkan. Pita busa dapat digunakan untuk menahan litar ke bahagian dalam casing setelah kabel dari bateri, sel surya, motor stepper dan terminal output terpasang. Pastikan tidak melekatkan sambungan yang dipateri.

Letakkan bateri di bahagian bawah casing, di sebelah motor stepper seperti yang ditunjukkan. Amankan dengan pita busa sebaik sahaja plag dilampirkan ke litar.

Langkah 23: Terminal Output Solder

Ambil petunjuk positif (merah) dan negatif (hitam) terminal output sisipan ke papan prototaip di slot masing-masing seperti yang ditunjukkan. Pateri palam ke terminal bateri di bahagian belakang.

Langkah 24: Suis Pateri

Masukkan petunjuk dari beralih ke slot seperti yang ditunjukkan (tengah gambar). Perhatikan bahawa penempatan positif dan negatif tidak penting untuk pertukaran.

Pastikan memateri petunjuk seperti yang ditunjukkan pada rajah papan bercetak.

Langkah 25: Pasang Panel Suria

Longgarkan skru pada terminal untuk panel solar. Masukkan plumbum dari panel suria ke bukaan terminal dengan penempatan positif dan negatif seperti yang ditunjukkan. Kencangkan skru dan periksa bahawa penyangga dipegang dengan selamat.

Langkah 26: Pasangkan Bateri NiMH

Longgarkan skru pada terminal untuk bateri NiMH. Masukkan plumbum dari bateri NiMH ke bukaan terminal dengan penempatan positif dan negatif seperti yang ditunjukkan. Kencangkan skru dan periksa bahawa penyangga dipegang dengan selamat.

Langkah 27: Selesai

Uji kekuatan peribadi anda untuk melihat bagaimana ia berfungsi!

Putar keran tangan sebentar dan kemudian tekan butang pada suis dan perhatikan ketika multimeter visual memaparkan jumlah kuasa yang dimiliki bateri. Letakkan kuasa anda di bawah sinar matahari dan pantau berapa banyak tenaga yang dikumpulkannya. Kemudian gunakan powerPlant anda untuk menghidupkan peranti. Kami menghidupkan arduino mini kami dengan powerPlant, lihat apa yang anda boleh gunakan! Ubah suai powerPlant anda untuk memenuhi keperluan anda. John O'Malley menukar gear untuk pelantar basikalnya (lihat gambar di bawah). Berseronok!