نسخه نمایشی انرژی دوچرخه (ساخت): 7 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

هدف از این دستورالعمل ایجاد یک نمایش تعاملی انرژی دوچرخه برای جلب توجه بچه ها به مهندسی بود. این پروژه به شرح زیر عمل می کند ، وقتی بچه ای دوچرخه را سریعتر رکاب می زند ، می تواند چراغ های بیشتری را روی صفحه نمایش فعال کند و در نهایت کلمه CITADEL را در چراغ های آبی آبی بنویسد. با ادامه رکاب زدن سریعتر سوار ، می تواند چشم های بولداگ را به عنوان چراغ LED قرمز فعال کند. عرض هر مجموعه هرگز از 30 اینچ تجاوز نمی کند تا اطمینان حاصل شود که پروژه می تواند از طریق هر ورودی با اندازه استاندارد در کلاسهای درس جا بگیرد. صفحه نمایش بر روی چرخ ها ساخته شده است تا به راحتی قابل حمل باشد. در صورت نیاز به خرید تمام قطعات سخت افزاری/برقی و همچنین دوچرخه ، این پروژه با تمام مواد و ابزارهای موجود تقریباً 6 تا 10 روز به طول می انجامد و هزینه آن حدود 400 دلار آمریکا است.

ابزارهای مورد استفاده: مته برقی ، اره رومیزی ، اره منبت کاری ، پرس مته ، سنباده ، اندازه گیری نوار ، گیره دستی ، ست آچار سوکت ، لحیم کاری ، ابزار سیم کشی ، چاپگر سه بعدی ، ابزارهای مختلف خانگی (انبردست ، قیچی و غیره)

مواد استفاده شده:

پیکسل های 12 میلی متری نازک نازک RGB LED (رشته 25) (2)

GDSTIME 5V DC 50mm فن (2)

آردوینو اونو

5 میلی متر (HTD) گام ، 15 میلی متر عرض کمربند یک طرفه

دوچرخه Kent 20 Boys Ambush دوچرخه یا هر دوچرخه 20 اینچی دیگر با گیره عقب

هیت سینک بزرگ - بسته چند واتی (از Sparkfun) (5)

Weathershield 2”x4” x8’Pressure Treated Lumber Everbilt 1-1/2” (4)

تخته سه لا برای صفحه نمایش (وزن سبک اما کمی بادوام می خواهید)

تخته ذرات نامه

رولپلاک چوبی مربعی برای نمایش پاهای تخته

بسته ارزش دستبند گوشه (18564)

مهاربند گوشه سنگین Everbilt 2 اینچی (2 بسته)

Grip-Rite # 8 * پیچ های 2 اینچی (مدل # PTN2S1)

موتور اسکوتر برقی 24 ولت 250 وات برای اسکوترهای کمربند (مورد# MOT-24250B)

WIR-110 ، سیم کابل برق سیاه و سفید 16 سنج (12 فوت)

WIR-110 ، سیم کابل برق قرمز 16 گیج (12 فوت)

سیم سنج 16-20

تنظیم کننده ولتاژ خطی LM338T/NOPB

بلوک ترمینال 5 باند (2)

تخته های لحیم کاری

مقاومت 1.0 اهم (5)

5.1 کیلو اهم مقاومت (2)

مقاومت 150 اهم

مقاومت 100 کیلو اهم

خازن 2200 uF

مقاومت 20 کیلو اهم

200 pF خازن

دیود زنر 5 ولت

ترانزیستور 2N2905 یا معادل آن

پتانسیومتر 1.5k

LM308 Op-amp

کیت سیم جامپر

برس / رنگ آمیزی

مرحله 1: ایجاد مربی

ابتدا با برش یک تکه چوب 2x4x8 به دو تخته 28 اینچی ، دو تخته دیگر در 24 اینچ و دو تخته دیگر در 16 اینچ شروع کنید. برای این کار به دو تخته 2x4x8 احتیاج دارید. چهار تخته دیگر را با زاویه 45 درجه در هر سر ببرید. طول این دو تخته باید 10 اینچ باشد. با استفاده از تخته های 16 اینچی ، از اره منبت کاری اره مویی برای بریدن برش هایی در عمق 3 اینچی و عرض 3/4 اینچی استفاده کنید. قبل از انجام برش ، پی بردن به این ابعاد مفید است.

2 تخته از صفحه 10 اینچی را بردارید و آنها را به یکی از تخته های 16 اینچی وصل کنید. تخته 16 اینچی را راست قرار دهید و تخته های 10 اینچی را به طرفین 16 اینچی بچسبانید تا با تخته و کف یکدست شوند. از پیچ ها برای بستن 3 تخته به هم استفاده کنید. این عمل را برای 16 اینچ باقی مانده نیز تکرار کنید. دو تخته 10 اینچی

علامت مرکز 12 "هر دو تخته 24" و مرکز تخته های 16 "را علامت گذاری کنید. دو علامت را در کنار هم قرار دهید به طوری که تخته 16 اینچی قائم باشد و تخته 24 اینچی در کنار آن قرار گیرد. 2 پیچ را سوراخ کنید تخته 16 اینچی تا 24 اینچی و 2 تخته دیگر برای هر تخته 10 اینچی تا تخته 24 اینچی. این کار را با تخته 24 اینچی دیگر و تخته 16 اینچی با تخته های 10 اینچی متصل کنید.

بعد ، مرکز تخته را روی هر یک از 28 تخته "علامت گذاری کنید. یک علامت دیگر 4" در هر طرف علامت 14 "ایجاد کنید. بین این 2 علامت باید 8 اینچ باشد. تخته های 24 اینچی روی این علامت ها را با داخل تخته روی علامت قرار دهید. 2 پیچ را در هر کدام بچسبانید تا 3 تخته را به هم محکم کنید. این کار را با تخته 28 اینچی دیگر تکرار کنید تا همه به هم متصل شوند.

مرحله 2: ساختن/وصل کردن کشنده موتور

بدست آوردن روشی مناسب برای کشیدن کمربند چیزی بود که تیم با آن دست و پنجه نرم می کرد. ما قبل از رسیدن به آنچه در بالا مشاهده شد ، چند ایده مختلف را بررسی کردیم. یک راه آهن فلزی کشویی ایده آل خواهد بود اما به دلیل بودجه کم ، تیم مجبور شد به یک ریل چوبی تغییر مکان بسنده کند.

با ایجاد یک شکل L شکل با استفاده از 2 بلوک "x4" شروع کنید. قسمت پایینی L که روی آن سوار می شود باید تقریباً 8 اینچ طول داشته باشد و قسمت بالایی تقریباً 6 اینچ ارتفاع دارد. بلوک 2 "x4" دیگر را برای اتصال موتور برش دهید. این تیم از یک ستون چوبی مستطیلی یدکی کوچک که برای یافتن سیستم راه آهن پیدا کردیم استفاده کرد. ریل پایینی با دو ریل که در انتهای بلوک موتور نصب شده است قرار دارد. نکته اصلی در اینجا این است که از چوب به اندازه کافی با دوام استفاده کنید تا هنگام پیچ خوردن در 2 "x4" ثانیه تقسیم نشود. تیم از یک مته پرس برای سوراخ کردن در سراسر راه از طریق بلوک 2 "x4" که موتور بر روی آن نصب شده است استفاده کرد. سوراخ دیگری در قسمت بالایی L. حفر شد. یک پیچ بلند در تمام طول سیستم اجرا شد. مطمئن شوید که از واشرهای بزرگ در دو طرف آن برای توزیع بار استفاده می کنید. مونتاژ نهایی با استفاده از براکت L روی مربی نصب شد. یک بلوک کوچک از چوب بین ریل و مربی قرار داده شد تا از تمایل سیستم به خم شدن در هنگام فشار زیاد جلوگیری کند. مفید است که هنگام نصب مونتاژ روی مربی ، کسی را در محل خود نگه دارد تا از تراز مناسب با لاستیک عقب اطمینان حاصل شود.

مرحله 3: لاستیک عقب را از دوچرخه جدا کرده و میله های عقب را وصل کنید

برای برداشتن لاستیک عقب از دوچرخه ، ابتدا لاستیک را باد کنید. سپس مهره هایی را که بلبرینگ را برای چرخ عقب در جای خود نگه داشته اند ، بردارید. زنجیر را از چرخ دنده عقب جدا کنید. اگر دوچرخه دارای ترمزهای عقب است ، ممکن است لازم باشد لنت های ترمز عقب را بردارید. هنگامی که چرخ و لاستیک کاملاً خاموش می شوند ، از یک میلگرد برای کشیدن تایر در کنار چرخ استفاده کنید. در حالی که میلگرد بین چرخ و تایر را حفظ می کنید ، از شخصی بخواهید که چرخ را بچرخاند تا به آرامی لاستیک را جدا کند. پس از اتمام مراحل را به ترتیب معکوس انجام دهید تا دوباره چرخ را روی دوچرخه نصب کنید. قبل از نصب مجدد ، حتماً تسمه را دور چرخ قرار دهید. برای نصب گیره ها ، آنها را قبل از نصب مجدد مهره های محکم کننده روی محور عقب بکشید.

مرحله 4: ساختن مدار

مدار مشاهده شده در شماتیک از پیوند ارائه شده بدست آمده است:

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

مداری که ساختیم دو کارکرد دارد. اولین مورد این است که ورودی ولتاژ DC متغیر را از موتور به خروجی ثابت 5 ولت DC که برای تغذیه چراغ ها استفاده می شود ، تنظیم کند. مورد دوم استفاده از تقسیم کننده ولتاژ برای کاهش ولتاژ خروجی از موتور بین 0 تا 5 ولت است. سپس این خروجی وارد پورت ورودی آنالوگ Arduino Uno می شود که محدودیت آن 5 ولت است. Arduino Uno برای فعال کردن چراغ های خاص در ولتاژ مشخص کدگذاری شده است. این کد در زیر ارائه شده است.

مدار نشان داده شده در شماتیک بالا برای توزیع یکنواخت جریان بین 5 تنظیم کننده ولتاژ خطی (lm338) استفاده می شود. این تنظیم کننده ها را نمی توان به سادگی موازی برای توزیع بار قرار داد زیرا تفاوت در اجزای داخلی آنها باعث خروجی های کمی متفاوت از هریک می شود. تنظیم کننده خطی که بالاترین خروجی را فراهم می کند ، کل بار را به خود می گیرد. با استفاده از مدار بالا ، خروجی ها تثبیت شده و بار به طور مساوی توزیع می شود. چراغها حداکثر جریان 1.5A را با استفاده از رنگهای انتخاب شده (48 آبی 2 قرمز) تنظیم می کنند. کدنویسی چراغها به رنگ سفید حداکثر جریان کشیده شده (3A) را ایجاد می کند. ولتاژ از حداکثر 28 ولت به 5 ولت تنظیم می شود. این تفاوت 23 ولت است. 23 ولت x 1.5 آمپر = 34.5 وات توان که باید به عنوان گرما از بین برود. به همین دلیل است که توزیع بار بین تنظیم کننده ها برای تیم بسیار مهم است. اگر یک رگولاتور تمام بار را تحمل کند ، از حداکثر دمای کارکرد آن فراتر می رود.

ابتدا مدار را روی تخته نان بدون لحیم کاری بسازید. یک خازن نسبتاً بزرگ (ما از uF 2200 استفاده کردیم) باید در خروجی موتور قرار گیرد تا نویز آن کاهش یابد. این امر ورودی دریافتی آردوینو را تمیز می کند و صفحه نمایش را سازگارتر می کند (چراغ ها به طور نامنظم چشمک نمی زنند). با این حال ، اگر می خواهید یک دستگاه تولید تشنج ایجاد کنید ، 2 دلار ذخیره کنید و خازن را خالی کنید. در مرحله بعد ، مدار تقسیم ولتاژ را وارد کنید. یک سیم جامپر را از تقسیم ولتاژ به ورودی آنالوگ Arduino Uno A0 اجرا کنید. آردوینو را نیز روی زمین بیندازید. به نقشه پیوست مراجعه کنید اطلاعات بیشتر در مورد سیم کشی چراغ ها را می توانید در لینک زیر مشاهده کنید:

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

مرحله 5: آزمایش مدار

تجهیزات مشاهده شده در نیمکت آزمایشگاه در بالا مفید است اما برای آزمایش مدار مورد نیاز نیست. با این حال ، برای چرخاندن محور خروجی موتور DC به راهی نیاز خواهید داشت. در حالت ایده آل ، ما فقط از دوچرخه استفاده می کردیم ، اما از آنجا که هنوز در نامه بود ، باید راه حلی جایگزین پیدا می کردیم. مطمئن شوید که قطبیت موتور را معکوس کرده اید (سیم زمین (سیاه) داغ می شود و سیم داغ (قرمز) زمین می شود). هنگامی که همه چیز متصل شد ، پتانسیومتر را در مدار تنظیم کنید تا ولتاژ خروجی 5 ولت دریافت کنید. برای این منظور می توان از هر ولت متر استاندارد استفاده کرد. برای تنظیم مناسب ولتاژ خروجی ، مدار باید تحت بار قابل توجهی باشد. برای اجرای کد میکرو کنترلر ، نرم افزار رایانه آردوینو باید بارگیری شود. کتابخانه FastLED نیز باید نصب شود. هنگامی که نرم افزار بارگیری شد و کد را در Arduino بارگذاری کردید ، به مانیتور سریال در گوشه بالا سمت راست بروید و می توانید ورودی ولتاژ را که Arduino Uno دریافت می کند مشاهده کنید. در صورت لزوم مدار را متراکم کرده و در صورت لزوم دوباره آزمایش کنید. قبل از حرکت به جلو از عملکرد صحیح همه اجزا اطمینان حاصل کنید.

مرحله 6: مدار را لحیم کنید

در تصویر بالا ممکن است متوجه شوید که دو برد مدار ساخته شده است. در ابتدا ، این تیم قصد داشت از 10 تنظیم کننده خطی ولتاژ lm338 استفاده کند ، اما پس از آزمایش بیشتر ، یک مدار با 5 مشخص شد. با این حال ، تخته ای که در نهایت به آن احتیاج نداشتیم دارای تقسیم کننده ولتاژ بود ، بنابراین هنوز از آن استفاده می شود.

با ترجیح شخصی ، تیم تصمیم گرفت تنظیم کننده های خطی را به برد مدار بکشد. این به ما این امکان را می دهد که کمی آزادتر آنها را سوار کرده و از هیت سینک های بزرگ بهتر پشتیبانی کنیم. تمام اجزاء از نمونه اولیه خود را به تخته لحیم جدید خود لحیم کنید. ما از یک تخته permaproto استفاده کردیم تا هنگامی که مدار را از روی تخته نان لحیم نمی کنیم ، یک کپی دقیق باشد. دو بلوک ترمینال 5 باند برای ایجاد اتصال سریع از موتور و چراغ ها استفاده شد.

مرحله 7: صفحه نمایش را بسازید

صفحه نمایش در چند مرحله ساخته شد.

1) صفحه نمایش شامل یک برد و یک پایه است. صفحه نمایش از چوب نازک ساخته شده و بر روی پایه ای نصب شده است که ارتفاع آن 1/5 اینچ در 5 فوت است. پایه با یک پرتو سطح مقطع در 45 درجه پشتیبانی می شود. زاویه از پای عقب تا پایه عمودی. این با استفاده از چوب و پیچ ساخته شده است. پس از اتمام تخته و پایه ، چهار چرخ در هر گوشه مربوطه در کوه حفاری شد

2) نمایش حروف (C-I-T-A-D-E-L) جدا از صفحه نمایش و سوار ساخته شده است. حروف ابتدا کشیده شده و سپس از کاشی های تخته خرده چوب به ابعاد 8 در 12 اینچ بریده شده اند. اندازه همه حروف به طول 10 و عرض های مختلف است. حروف با یک اره نواری برای قسمت بیرونی و یک اره منبت کاری اره مویی برای قسمت داخلی حروف بریده شد.

3) پس از برش حروف ، آنها را با میخ مایع به تخته وصل کردند. این امر باعث می شد که نامه ها به هیئت مدیره محکم شوند. بعد ، سوراخ هایی روی حروف با استفاده از یک بیت 12 اینچی ایجاد شد. با این کار مطمئن می شوید که چراغ ها نمایش داده می شوند.

4) در مرحله بعد ، صفحه نمایش سفید رنگ شد و حروف (C-I-T-A-D-E-L) به رنگ آبی کودک رنگ آمیزی شد. سپس یک تریم آبی به قاب تخته اضافه شد.

5) حروف (T-H-E) روی تخته همه در ارتفاع 4 با عرض های مختلف نقاشی شده اند.

6) بولداگ در پایین تخته با استفاده از مخلوطی از رنگ اکریلیک روی تخته رنگ آمیزی شده است. سوراخ هایی با قطر 12 میلی متری در چشم ها ایجاد شد تا نورها مناسب باشد.

7) در نهایت ، چراغ ها در برد قرار گرفتند و صفحه نمایش کامل شد.