عرض توضيحي لطاقة الدراجة (بناء): 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

كان الغرض من Instructable هذا هو إنشاء عرض توضيحي تفاعلي لطاقة الدراجات لإثارة اهتمام الطفل بالهندسة. يعمل المشروع على النحو التالي ، عندما يقوم الطفل بتبديل الدراجة بشكل أسرع ، فإنه قادر على تنشيط المزيد من الأضواء على لوحة العرض ، وفي النهاية تهجئة كلمة CITADEL بأضواء LED زرقاء. مع استمرار الفارس في الدواسة بشكل أسرع ، يمكنه بعد ذلك تنشيط عيون البلدغ كمصابيح LED حمراء. لا يتجاوز عرض كل مجموعة 30 بوصة أبدًا لضمان أن المشروع قادر على احتواء الفصول الدراسية من خلال أي مدخل قياسي الحجم. لوحة العرض مبنية على عجلات بحيث يمكن نقلها بسهولة. مع توفر جميع المواد والأدوات ، سيستغرق هذا المشروع ما يقرب من 6 إلى 10 أيام لإكماله بتكلفة تقديرية تبلغ حوالي 400 دولار أمريكي إذا كان عليك شراء جميع الأجهزة / المكونات الكهربائية بالإضافة إلى الدراجة.

الأدوات المستخدمة: مثقاب كهربائي ، منشار طاولة ، بانوراما ، مكبس حفر ، صنفرة ، شريط قياس ، قبضة نائب ، مجموعة مفتاح ربط ، حديد لحام ، أداة تجعيد الأسلاك ، طابعة ثلاثية الأبعاد ، أدوات منزلية متنوعة (كماشة ، مقص ، إلخ.)

المواد المستخدمة:

12 مم منتشرة رقيقة Digitel RGB LED بكسل (شريط 25) [2)

مروحة GDSTIME 5V DC 50mm (2)

اردوينو اونو

5 مم (HTD) الملعب ، حزام أحادي الجانب بعرض 15 مم

دراجة Kent 20 Boys Ambush Bike أو أي دراجة أخرى مقاس 20 بوصة مزودة بأوتاد خلفية

خافض حرارة كبير - عبوة متعددة الواط (من سباركفن) (5)

Weathershield 2 "x4" x8 "الخشب المعالج بالضغط Everbilt 1-1 / 2" (4)

الخشب الرقائقي للوحة العرض (تريد خفيفة الوزن ولكن متينة إلى حد ما)

مجلس الجسيمات للرسائل

مسامير خشبية مربعة لأرجل لوحة العرض

حزمة قيمة دعامة الزاوية (18564)

دعامة زاوية للخدمة الشاقة مقاس 2 بوصة من إيفربيلت (عبوتان)

براغي Grip-Rite # 8 × 2 بوصة (الطراز رقم PTN2S1)

محرك سكوتر كهربائي 24 فولت 250 وات للدراجات البخارية ذات الحزام (العنصر # MOT-24250B)

WIR-110 ، سلك كابل طاقة أسود قياس 16 (12 قدمًا)

WIR-110 ، سلك كابل طاقة أحمر قياس 16 (12 قدمًا)

سلك قياس 16-20

LM338T / NOPB منظم الجهد الخطي

5 Gang Terminal Block (2)

لوحات اللحام

1.0 أوم المقاومات (5)

5.1 كيلو أوم المقاومات (2)

150 أوم المقاوم

100 كيلو أوم المقاوم

مكثف 2200 فائق التوهج

20 كيلو أوم المقاوم

200 pF مكثف

5V زينر ديود

2N2905 الترانزستور أو ما يعادله

1.5 كيلو فرق الجهد

LM308 المرجع أمبير

طقم سلك الطائر

فرش الدهان / الدهان

الخطوة الأولى: بناء المدرب

ابدأ بقطع قطع من الخشب مقاس 2x4x8 إلى لوحين مقاس 28 بوصة ولوحين أخريين مقاس 24 بوصة ولوحين أخريين مقاس 16 بوصة. ستحتاج إلى لوحين مقاس 2 × 4 × 8 لهذا الغرض. اقطع أربعة ألواح إضافية بزوايا 45 درجة على كل طرف. يجب أن يكون طول هذين اللوحين 10 بوصات. باستخدام الألواح مقاس 16 بوصة ، استخدم منشارًا لقطع الشقوق في اللوحة التي يبلغ عمقها 3 بوصات وعرضها 1 3/4 بوصة. ومن المفيد تتبع هذه الأبعاد قبل إجراء القص.

خذ لوحين من الألواح العشر بوصات وثبتهما بأحد الألواح مقاس 16 بوصة. ضع اللوح مقاس 16 بوصة لأعلى يمينًا وقم بإمالة الألواح مقاس 10 بوصات مقابل كل جانب من الألواح مقاس 16 بوصة بحيث تكون متوازنة مع اللوحة والأرضية. استخدم البراغي لربط الألواح الثلاثة معًا. كرر هذه العملية مع الألواح الستة عشر المتبقية لوحان مقاس 10 بوصات.

قم بتمييز علامة المركز 12 لكل من الألواح مقاس 24 بوصة ومركز الألواح مقاس 16 بوصة. قم بربط العلامتين معًا بحيث تكون اللوحة مقاس 16 بوصة في وضع مستقيم ومحاطة باللوحة مقاس 24 بوصة الموضوعة على جانبها. قم بحفر مسامير ملولبة في اللوحة مقاس 16 بوصة إلى اللوحة 24 بوصة واثنتان أخريان لكل لوحة مقاس 10 بوصة للوحة 24 بوصة. كرر هذه العملية مع اللوحة الأخرى مقاس 24 بوصة واللوحة مقاس 16 بوصة مع إرفاق اللوحات مقاس 10 بوصات.

بعد ذلك ، ضع علامة على مركز اللوحة على كل لوحة من الـ 28 "لوحة. ارسم علامة أخرى 4" على كل جانب من علامة 14 ". يجب أن يكون هناك 8 بوصات بين هاتين العلامتين. قم بمحاذاة الألواح مقاس 24 بوصة الموجودة على هذه العلامات مع الجزء الداخلي من اللوحة على العلامة. قم بحفر برغيين في كل منهما لربط الألواح الثلاثة معًا. كرر هذا مع اللوحة الأخرى مقاس 28 بوصة بحيث يتم توصيلها جميعًا.

الخطوة الثانية: بناء / تركيب موتر المحرك

كان اكتشاف طريقة مناسبة لشد الحزام أمرًا عانى منه الفريق. لقد مررنا ببعض الأفكار المختلفة قبل الوصول إلى ما هو مذكور أعلاه. كان من الممكن أن تكون السكة المعدنية المنزلقة مثالية ولكن نظرًا لانخفاض الميزانية ، كان على الفريق أن يقبل سكة خشبية مؤقتة.

ابدأ بإنشاء شكل على شكل حرف L باستخدام كتل 2 × 4. يجب أن يبلغ طول الجزء السفلي من العمود L الذي سيتم تركيبه عليه حوالي 8 بوصات ، بينما يبلغ ارتفاع الجزء العلوي حوالي 6 بوصات. قطع كتلة أخرى 2 "x4" لتركيب المحرك. استخدم الفريق عمودًا خشبيًا احتياطيًا صغيرًا مستطيلًا وجدناه لإنشاء نظام السكك الحديدية. يتم تثبيت السكة السفلية بواسطة قضيبين مثبتين في الجزء السفلي من كتلة المحرك. المفتاح هنا هو استخدام الخشب المتين بدرجة كافية حتى لا ينفصل عند ثنيه في 2 "× 4". استخدم الفريق مكبس حفر لحفر ثقب على طول الطريق من خلال الكتلة 2 "× 4" التي تم تركيب المحرك عليها. تم حفر ثقب آخر من خلال الجزء العلوي من L. تم تشغيل مسمار طويل طوال الطريق عبر النظام. تأكد من استخدام غسالات كبيرة على كلا الطرفين لتوزيع الحمل. تم تركيب التجميع النهائي على المدرب باستخدام قوسين على شكل حرف L. تم إدخال كتلة صغيرة من الخشب بين القضيب والمدرب لمنع ميل النظام للانحناء عندما يكون تحت ضغط شديد. من المفيد أن يقوم شخص ما بتثبيت المجموعة في مكانها عند تثبيتها على المدرب لضمان المحاذاة الصحيحة للإطار الخلفي.

الخطوة 3: قم بإزالة الإطار الخلفي من الدراجة وربط الأوتاد الخلفية

لإزالة الإطار الخلفي من الدراجة الهوائية ، قم أولاً بتفريغ الهواء من الإطار. بعد ذلك ، قم بإزالة الصواميل التي تثبت المحمل في مكانه للعجلة الخلفية. افصل السلسلة عن الترس الخلفي. إذا كانت الدراجة مزودة بمكابح خلفية ، فقد يكون من الضروري إزالة تيل الفرامل الخلفية. بمجرد إيقاف تشغيل العجلة والإطار تمامًا ، استخدم المخل لتمديد الإطار على جانب العجلة. أثناء الحفاظ على المخل بين العجلة والإطار ، اطلب من شخص ما أن يدير العجلة لنزع الإطار ببطء. بمجرد الانتهاء ، اتبع الخطوات بترتيب عكسي لإعادة تثبيت العجلة مرة أخرى على الدراجة. تأكد من وضع الحزام حول العجلة قبل إعادة التثبيت. لتركيب الأوتاد ، حركها فوق المحور الخلفي قبل إعادة تركيب صواميل التثبيت.

الخطوة 4: بناء الدائرة

تم الحصول على الدائرة المرئية في التخطيطي من الرابط المقدم:

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

الدائرة التي بنيناها لها وظيفتان. الأول هو تنظيم دخل الجهد المتغير للتيار المستمر من المحرك إلى خرج ثابت بجهد 5 فولت يستخدم لتشغيل الأضواء. والثاني هو استخدام مقسم الجهد لتقليل خرج الجهد من المحرك إلى ما بين 0 و 5 فولت. يتم بعد ذلك إدخال هذا الإخراج في منفذ الإدخال التناظري Arduino Uno والذي يبلغ حده 5 فولت. تم ترميز Arduino Uno لتنشيط مصابيح معينة بجهد معين. يتم توفير هذا الرمز أدناه.

تُستخدم الدائرة الموضحة في المخطط أعلاه لتوزيع التيار بالتساوي بين 5 منظمات جهد خطي (lm338). لا يمكن ببساطة وضع هذه المنظمات بالتوازي لتوزيع الحمل لأن الاختلافات في مكوناتها الداخلية تؤدي إلى مخرجات مختلفة قليلاً عن كل منها. المنظم الخطي الذي يوفر أعلى مخرجات ينتهي به الأمر بأخذ الحمولة بأكملها. يؤدي استخدام الدائرة أعلاه إلى استقرار المخرجات وتوزيع الحمل بالتساوي. ترسم الأضواء تيارًا بحد أقصى 1.5 أمبير تم تكوينه باستخدام الألوان المختارة (48 أزرق 2 أحمر). سيؤدي ترميز الأضواء إلى اللون الأبيض إلى إنشاء الحد الأقصى الحالي المرسوم (3A). يتم تنظيم الجهد لأسفل من 28 فولت كحد أقصى إلى 5 فولت. هذا فرق 23V. 23 فولت × 1.5 أمبير = 34.5 واط من الطاقة التي يجب تبديدها كحرارة. هذا هو السبب في أن توزيع الحمل بين المنظمين مهم جدًا للفريق. إذا كان على منظم واحد أن يتحمل كل الحمل ، فسوف يتجاوز درجة حرارة التشغيل القصوى.

أولاً ، قم ببناء الدائرة على لوح لحام أقل. يجب وضع مكثف كبير نوعًا ما (استخدمنا 2200 فائق التوهج) عبر خرج المحرك لتقليل ضوضاءه. يؤدي ذلك إلى تنظيف المدخلات التي يستقبلها Arduino ويجعل عرض الضوء أكثر تناسقًا (الأضواء لا تومض بشكل متقطع). ومع ذلك ، إذا كنت ترغب في إنشاء آلة إنتاج النوبات ، فوفر 2 دولارًا وأبطل المكثف. بعد ذلك ، قم بدمج دائرة مقسم الجهد. قم بتشغيل سلك توصيل من مقسم الجهد إلى إدخال Arduino Uno التناظري A0. انقل Arduino إلى الأرض أيضًا. انظر الرسم المرفق. يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول توصيل المصابيح على الرابط أدناه:

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

الخطوة 5: اختبار الدائرة

تعتبر المعدات الموجودة على طاولة المختبر أعلاه مفيدة ولكنها غير مطلوبة لاختبار الدائرة. ومع ذلك ، سوف تحتاج إلى طريقة ما لتحويل عمود الإخراج لمحرك التيار المستمر. من الناحية المثالية ، كنا سنستخدم الدراجة للتو ، ولكن نظرًا لأنها كانت لا تزال في البريد ، كان علينا إيجاد حل بديل. تأكد من عكس قطبية المحرك (يصبح السلك الأرضي (الأسود) ساخنًا ويصبح السلك (الأحمر) ساخنًا). بمجرد توصيل كل شيء ، اضبط مقياس الجهد في الدائرة حتى تحصل على جهد خرج يبلغ 5 فولت. يمكن استخدام أي مقياس الفولتميتر القياسي لهذا الغرض. يجب أن تكون الدائرة تحت حمولة كبيرة لضبط خرج الجهد بشكل صحيح. يجب تنزيل برنامج كمبيوتر Arduino لتشغيل الكود الخاص بوحدة التحكم الدقيقة. ستحتاج أيضًا إلى تثبيت مكتبة FastLED. بمجرد تنزيل البرنامج وتحميل الكود إلى Arduino ، انتقل إلى الشاشة التسلسلية في الزاوية اليمنى العليا وستتمكن من مراقبة إدخال الجهد الذي يستقبله Arduino Uno. قم بإجراء تعديلات لتكثيف الدائرة لأسفل قدر الإمكان إذا لزم الأمر واختبرها مرة أخرى. تأكد من أن جميع المكونات تعمل بشكل صحيح قبل المضي قدمًا.

الخطوة 6: لحام الدائرة

في الصورة أعلاه ، قد تلاحظ وجود لوحين للدوائر الكهربائية. في الأصل ، خطط الفريق لاستخدام 10 منظمات جهد خطي 338 lm ولكن بعد إجراء مزيد من الاختبارات ، قرر أن دائرة واحدة بها 5 كانت كبيرة. ومع ذلك ، فقد انتهى الأمر باللوحة التي لم تكن بحاجة إلى احتواء مقسم الجهد ، وبالتالي لا يزال قيد الاستخدام.

من منطلق التفضيل الشخصي ، قرر الفريق نقل المنظمين الخطيين إلى لوحة الدائرة. سمح لنا ذلك بتركيبها بحرية أكبر ودعم أحواض الحرارة الكبيرة بشكل أفضل. قم بتلحيم جميع المكونات من النموذج الأولي الخاص بك إلى لوحة اللحام الجديدة. استخدمنا لوحة بيرمابروتو بحيث تكون الدائرة نسخة طبق الأصل عند تحريكها من اللوح الخالي من اللحام. تم استخدام كتلتين طرفيتين من 5 مجموعات لإحداث فصل سريع بين المحرك والمصابيح.

الخطوة 7: بناء لوحة العرض

تم بناء لوحة العرض في سلسلة من الخطوات.

1) تتكون لوحة العرض من لوحة وحامل. الشاشة مصنوعة من الخشب الرقيق ومثبتة على حامل بمساحة 57 1/2 بوصة في 5 أقدام ، ويدعم الحامل شعاع مقطعي يمتد بزاوية 45 درجة. زاوية من الرجل الخلفية إلى الحامل الرأسي. تم إنشاء هذا باستخدام الخشب والمسامير. بعد الانتهاء من اللوحة والحامل ، تم حفر أربع عجلات في الحامل في كل زاوية على حدة

2) تم إنشاء عرض الأحرف (C-I-T-A-D-E-L) بشكل منفصل عن العرض والتركيب. تم رسم الحروف أولاً ثم قصها من بلاطات من ألواح حبيبية مقاس 8 × 12 بوصة. جميع الحروف بحجم 10 بوصات ، وبعرض متفاوت. تم قص الحروف باستخدام منشار شريط للواجهات الخارجية ومنشار بانورامي للديكورات الداخلية للحروف.

3) بعد قص الحروف تم ربطها باللوحة باستخدام مسمار سائل. هذا يضمن الرسائل التي تم تأمينها على السبورة. بعد ذلك ، تم حفر ثقوب في الحروف باستخدام 12 بت. هذا من شأنه التأكد من عرض الأضواء.

4) بعد ذلك ، تم طلاء الشاشة باللون الأبيض وتم طلاء الأحرف (C-I-T-A-D-E-L) باللون الأزرق الفاتح. ثم تمت إضافة زخرفة زرقاء إلى إطار اللوحة.

5) تم رسم الحروف (T-H-E) على السبورة بارتفاع 4 مع عرض متفاوت.

6) تم طلاء البلدغ الموجود في الجزء السفلي من اللوحة على السبورة باستخدام مزيج من طلاء الأكريليك. تم حفر ثقوب من خلال العينين بقطر 12 مم لتناسب الأضواء.

7) أخيرًا ، تم وضع الأضواء في اللوحة واكتملت لوحة العرض.