Demo Energi Sepeda (Bangun): 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Tujuan dari Instructable ini adalah untuk membuat demonstrasi energi sepeda interaktif untuk memicu minat anak-anak di bidang teknik. Proyek ini bekerja sebagai berikut, saat seorang anak mengayuh sepeda lebih cepat, ia dapat mengaktifkan lebih banyak lampu di papan pajangan, akhirnya mengeja kata CITADEL dalam lampu LED biru. Saat pengendara terus mengayuh lebih cepat, ia kemudian dapat mengaktifkan mata bulldog sebagai lampu LED merah. Lebar setiap rakitan tidak pernah melebihi 30 inci untuk memastikan proyek dapat masuk ke dalam ruang kelas melalui pintu ukuran standar apa pun. Papan pajangan dibangun di atas roda sehingga mudah diangkut. Dengan semua bahan dan alat yang tersedia, proyek ini akan memakan waktu sekitar 6 hingga 10 hari untuk diselesaikan dengan perkiraan biaya sekitar ~$400 USD jika Anda harus membeli semua komponen perangkat keras/listrik serta sepeda.

Alat yang Digunakan: Bor listrik, gergaji meja, jigsaw, bor tekan, sander, pita pengukur, wakil pegangan, set kunci pas, solder, alat crimping kawat, printer 3D, berbagai alat rumah tangga (tang, gunting, dll.)

Bahan-bahan yang digunakan:

Piksel LED RGB Digitel Tipis 12mm (Uraian 25) (2)

GDSTIME 5V DC 50mm Kipas (2)

Arduino Uno

Pitch 5 mm (HTD), Sabuk Satu Sisi lebar 15mm

Kent 20" Boys Ambush Bicycle atau sepeda 20" lainnya dengan pasak belakang

Heatsink Besar - Paket Multiwatt (dari Sparkfun) (5)

Weathershield 2”x4”x8’ Kayu yang Diperlakukan Tekanan Everbilt 1-1/2” (4)

Kayu Lapis untuk Papan Pajangan (ingin ringan tapi agak tahan lama)

Papan Partikel untuk Surat

Pasak Kayu Persegi untuk Kaki Papan Pajangan

Paket Nilai Penjepit Sudut (18564)

Penjepit sudut tugas berat Everbilt 2” (2 pak)

Sekrup Grip-Rite #8 x 2” (Model# PTN2S1)

Motor Skuter Listrik 24V 250W untuk skuter penggerak sabuk (Item # MOT-24250B)

WIR-110, Kawat Kabel Daya Hitam 16 Gauge (12 kaki)

WIR-110, Kawat Kabel Daya Merah 16 Gauge (12 kaki)

Kawat Pengukur 16-20

Regulator Tegangan Linier LM338T / NOPB

Blok Terminal 5 Gang (2)

Papan Solder

1.0 Ohm Resistor (5)

5.1 kOhm Resistor (2)

Resistor 150 Ohm

Resistor 100 kOhm

2200 uF Kapasitor

Resistor 20 kOhm

Kapasitor 200 pF

Dioda Zener 5V

2N2905 Transistor atau Setara

Potensiometer 1,5k

Op-amp LM308

Kit Kawat Jumper

Kuas Cat / Cat

Langkah 1: Membangun Pelatih

Mulailah dengan memotong potongan kayu berukuran 2x4x8 menjadi dua papan berukuran 28", dua papan lainnya berukuran 24", dan dua lagi berukuran 16". Anda akan membutuhkan dua papan berukuran 2x4x8 untuk ini. Potong empat papan tambahan dengan sudut 45 derajat di setiap ujungnya. Kedua papan ini harus berukuran 10 inci. Dengan menggunakan papan 16", gunakan gergaji ukir untuk memotong takik di papan dengan kedalaman 3" dan lebar 1 3/4". Sangat membantu untuk menelusuri dimensi ini sebelum Anda membuat potongan.

Ambil 2 dari papan 10" dan tempelkan ke salah satu papan 16". Berdirikan papan 16" di atas kanan dan sandarkan papan 10" pada setiap sisi papan 16" sehingga rata dengan papan dan lantai. Gunakan sekrup untuk mengencangkan 3 papan bersama-sama. Ulangi proses ini untuk papan 16" yang tersisa dan dua papan 10".

Tandai tanda 12" tengah dari kedua papan 24" dan bagian tengah papan 16". Sejajarkan kedua tanda tersebut sehingga papan 16" tegak dan rata dengan papan 24" yang diletakkan di sisinya. Bor 2 sekrup ke dalam papan 16" hingga 24" dan 2 lagi untuk setiap papan 10" hingga papan 24". Ulangi proses ini dengan papan 24" lainnya dan papan 16" dengan papan 10" terpasang.

Selanjutnya, tandai bagian tengah papan pada masing-masing papan 28". Buat tanda lain 4" di setiap sisi tanda 14". Harus ada 8" di antara 2 tanda ini. Sejajarkan papan 24" pada tanda ini dengan bagian dalam papan pada tanda. Bor 2 sekrup ke masing-masing untuk mengencangkan 3 papan bersama-sama. Ulangi ini dengan papan 28" lainnya sehingga semuanya terhubung.

Langkah 2: Membangun / Memasang Tensioner Motor

Mendapatkan cara yang tepat untuk mengencangkan sabuk adalah sesuatu yang sulit dilakukan oleh tim. Kami melewati beberapa ide berbeda sebelum sampai pada apa yang terlihat di atas. Rel geser logam akan ideal tetapi karena anggaran yang rendah, tim harus puas dengan rel kayu darurat.

Mulailah dengan membuat figur berbentuk L menggunakan balok 2"x4". Bagian bawah L yang akan dipasang pada rel harus memiliki panjang sekitar 8 inci. Bagian atas tingginya sekitar 6 inci. Potong blok 2"x4" lainnya untuk dudukan motor. Tim menggunakan tiang kayu persegi panjang cadangan yang kami temukan untuk membuat sistem rel. Rel bawah diapit oleh dua rel yang dipasang di bagian bawah blok motor. Kuncinya di sini adalah menggunakan kayu yang cukup tahan lama untuk tidak pecah saat disekrup ke 2"x4". Tim menggunakan mesin bor untuk mengebor lubang di sepanjang blok 2"x4" tempat motor dipasang. Lubang lain dibor melalui bagian atas L. Sebuah baut panjang dijalankan sepanjang sistem. Pastikan untuk menggunakan ring besar di kedua ujungnya untuk mendistribusikan beban. Rakitan terakhir dipasang ke pelatih menggunakan kurung-L. Sebuah balok kayu kecil dimasukkan di antara rel dan pelatih untuk mencegah kecenderungan sistem untuk membungkuk saat berada di bawah tegangan tinggi. Akan sangat membantu jika ada seseorang yang menahan rakitan di tempatnya saat memasangnya ke pelatih untuk memastikan keselarasan yang tepat dengan ban belakang.

Langkah 3: Lepaskan Ban Belakang Dari Sepeda dan Pasang Pasak Belakang

Untuk melepas ban belakang dari sepeda, kempiskan ban terlebih dahulu. Selanjutnya lepaskan mur yang menahan bantalan di tempatnya untuk roda belakang. Lepaskan rantai dari gigi belakang. Jika sepeda memiliki rem belakang, mungkin perlu melepas bantalan rem belakang. Setelah roda dan ban benar-benar lepas, gunakan linggis untuk meregangkan ban ke sisi roda. Sambil menjaga linggis di antara roda dan ban, mintalah seseorang memutar roda untuk melepaskan ban secara perlahan. Setelah selesai, ikuti langkah-langkah dalam urutan terbalik untuk memasang kembali roda pada sepeda. Pastikan untuk memasang sabuk di sekitar roda sebelum memasang kembali. Untuk memasang pasak, geser ke atas poros belakang sebelum memasang kembali mur pengencang.

Langkah 4: Membangun Sirkuit

Sirkuit yang terlihat dalam skema diperoleh dari tautan yang disediakan:

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

Sirkuit yang kami bangun memiliki dua fungsi. Yang pertama adalah mengatur input tegangan DC variabel dari motor ke output DC 5V konstan yang digunakan untuk menyalakan lampu. Yang kedua adalah memanfaatkan pembagi tegangan untuk mengurangi tegangan keluaran dari motor menjadi antara 0 dan 5 volt. Output ini kemudian dimasukkan ke port input analog Arduino Uno yang memiliki batas 5V. Arduino Uno dikodekan untuk mengaktifkan lampu tertentu pada tegangan tertentu. Kode ini disediakan di bawah ini.

Rangkaian yang ditunjukkan pada skema di atas digunakan untuk mendistribusikan arus secara merata antara 5 regulator tegangan linier (lm338). Regulator ini tidak bisa begitu saja ditempatkan secara paralel untuk mendistribusikan beban karena perbedaan komponen internal menyebabkan output yang sedikit berbeda dari masing-masing. Regulator linier yang memberikan output tertinggi akhirnya mengambil keseluruhan beban. Memanfaatkan sirkuit di atas menstabilkan output dan mendistribusikan beban secara merata. Lampu menarik arus maksimum sekitar 1,5A yang dikonfigurasi menggunakan warna yang dipilih (48 biru 2 merah). Mengkodekan semua lampu menjadi putih akan menghasilkan arus maksimum yang ditarik (3A). Tegangan diatur turun dari maksimum 28V ke 5V. Ini adalah perbedaan 23V. 23V x 1,5A = 34.5W daya yang harus dihamburkan sebagai panas. Inilah sebabnya mengapa distribusi beban antara regulator sangat penting bagi tim. Jika satu regulator mengambil semua beban, itu akan melebihi suhu operasi maksimumnya.

Pertama, buat sirkuit di papan tempat memotong roti tanpa solder. Kapasitor yang agak besar (kami menggunakan 2200 uF) perlu ditempatkan di seluruh output motor untuk mengurangi kebisingannya. Ini membersihkan input yang diterima Arduino dan membuat tampilan cahaya lebih konsisten (lampu tidak berkedip tidak menentu). Namun, jika Anda ingin membuat mesin penghasil kejang, hemat $2 dan batalkan kapasitor. Selanjutnya, gabungkan rangkaian pembagi tegangan. Jalankan kabel jumper dari pembagi tegangan ke input analog Arduino Uno A0. Jumper Arduino ke ground juga. Lihat gambar terlampir. Informasi lebih lanjut untuk pengkabelan lampu dapat ditemukan di tautan di bawah ini:

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

Langkah 5: Menguji Sirkuit

Peralatan yang terlihat di bangku lab di atas berguna tetapi tidak diperlukan untuk menguji sirkuit. Namun, Anda memerlukan beberapa cara untuk memutar poros keluaran motor DC. Idealnya, kami hanya menggunakan sepeda tetapi karena masih dalam pos, kami harus mencari solusi alternatif. Pastikan Anda membalikkan polaritas kabel motor (ground (hitam) menjadi panas dan kabel panas (merah) menjadi ground). Setelah semuanya terhubung, sesuaikan potensiometer di sirkuit hingga Anda mendapatkan tegangan output 5V. Setiap voltmeter standar dapat digunakan untuk ini. Sirkuit harus berada di bawah beban yang cukup besar untuk menyesuaikan output tegangan dengan benar. Perangkat lunak komputer Arduino perlu diunduh untuk menjalankan kode mikrokontroler. Pustaka FastLED juga perlu diinstal. Setelah perangkat lunak diunduh dan Anda mengunggah kode ke Arduino, buka monitor serial di sudut kanan atas dan Anda akan dapat mengamati input tegangan yang diterima Arduino Uno. Lakukan penyesuaian untuk menyingkat sirkuit sejauh mungkin jika perlu dan uji lagi. Pastikan semua komponen berfungsi dengan baik sebelum melanjutkan.

Langkah 6: Solder Sirkuit

Pada gambar di atas Anda mungkin memperhatikan bahwa ada dua papan sirkuit yang dibangun. Awalnya, tim berencana untuk menggunakan 10 regulator tegangan linier lm338 tetapi setelah pengujian lebih lanjut, ditentukan satu sirkuit dengan 5 adalah substansial. Namun, papan kami ternyata tidak perlu memuat pembagi tegangan, oleh karena itu tetap digunakan.

Karena preferensi pribadi, tim memutuskan untuk melakukan jumper regulator linier ke papan sirkuit. Ini memungkinkan kami untuk memasangnya sedikit lebih bebas dan lebih mendukung heat sink yang besar. Solder semua komponen dari prototipe Anda ke papan solder baru Anda. Kami menggunakan papan permaproto sehingga sirkuit akan menjadi replika yang tepat saat memindahkannya dari papan tempat memotong roti tanpa solder. Dua blok terminal 5 gang digunakan untuk membuat pemutusan cepat dari motor dan lampu.

Langkah 7: Bangun Papan Display

Papan display dibangun dalam serangkaian langkah.

1) Papan display terdiri dari papan dan dudukan. Layar dibuat dari kayu tipis dan dipasang ke dudukan berukuran 57 1/2 inci kali 5 kaki. Dudukan ditopang oleh balok penampang yang memanjang pada sudut 45 derajat. sudut dari kaki belakang ke dudukan vertikal. Ini dibangun menggunakan kayu dan sekrup. Setelah papan dan dudukan selesai, empat roda dibor di dudukan di setiap sudut masing-masing

2) Tampilan huruf (C-I-T-A-D-E-L) dibuat terpisah dari tampilan dan dudukan. Huruf-huruf tersebut pertama-tama digambar dan kemudian dipotong dari ubin papan partikel berukuran 8 inci x 12 inci. Semua huruf berukuran tinggi 10 inci, dengan lebar yang bervariasi. Huruf-huruf tersebut dipotong dengan gergaji pita untuk bagian luar dan gergaji ukir untuk bagian dalam huruf.

3) Setelah huruf-huruf dipotong, mereka direkatkan ke papan dengan paku cair. Ini memastikan surat-surat diamankan ke papan tulis. Selanjutnya, lubang dibor di huruf menggunakan bit 12 '. Ini akan memastikan Lampu akan ditampilkan.

4) Selanjutnya, layar dicat putih dan huruf (C-I-T-A-D-E-L) dicat biru muda. Sebuah trim biru kemudian ditambahkan ke bingkai papan.

5) Huruf-huruf (T-H-E) dicat ke papan dengan tinggi 4 dengan lebar yang bervariasi.

6) Bulldog di bagian bawah papan dicat ke papan menggunakan campuran cat akrilik. Lubang dibor melalui mata dengan bit 12mm agar sesuai dengan lampu.

7) Akhirnya, lampu ditempatkan di papan dan papan pajangan selesai.