PowerPlant Pribadi: 27 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

PowerPlant pribadi adalah perangkat portabel yang memanfaatkan listrik melalui sel surya dan generator engkol tangan, menjadi baterai NiMH. Perangkat ini juga mencakup multimeter visual yang memantau jumlah energi yang tersimpan. PowerPlant pribadi dapat digunakan untuk memberi daya pada aplikasi hingga 8V pada 70 mA. Dirancang oleh: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell dengan Mike Dory @ Eyebeam untuk Lokakarya Energi Alternatif 06.23.07eyebeam*********

Langkah 1: Bahan

Elektronik Untuk rangkaian pembangkit listrik1 - Motor stepper (Servo Jepang KP4M4-029 12VDC)1 - Panel surya (8V)1 - Baterai NiMH (7.2V, 70 mA)8 - 1N4001 Dioda3 - Terminal1 - 5 pin male header18 atau 20 gauge solid wire (merah, hitam, biru, hijau)Untuk multimeter visual1 - LED Merah, 1.5V1 - LED Kuning, 1,5 V1 - LED Hijau, 1,5 V1 - resistor 100 Ohm1 - resistor 150 Ohm1 - 1N4730 (3.9V) dioda zener1 - 1N4733 (5.1V) zener diode1 - 1N4737 (7.5V) zener diode1 - sakelar sesaat Perangkat keras 1 - 2.5"x1.75" papan prototipe PCB1 - Diagram Papan Cetak (unduh pdf di bawah) Diagram Sirkuit Skema untuk referensi (unduh pdf di bawah) Templat Kasus Bagian (unduh dwg/pdf di bawah)1 - 3.5"x3.5"x4.5" Kotak Akrilik1 - 3/16"x1" Binding Post dengan sekrup3 - 3/16"x1/4" Binding Post dengan sekrup3 - #10 SAE Washer2 - #4 baut sekrup mesinGear Template (opsional, unduh dwg/pdf di bawah)1 - 4"x5"x1/8" lembar plexiglass untuk Gears (opsional) Peralatan Besi solderSolderMultimeterWire StripperObeng (Phillips dan Flathea d)Exacto Knife and BladeTempat mencari perbekalan:Home DepotRadio ShackToko KontainerElectronics GoldmineSolarboticsJameco Electronics

Langkah 2: Diagram Papan Cetak

Cetak salinan Printed Board Diagram dan gunting. Tempatkan diagram di samping Papan Prototipe PCB tanpa cincin solder tembaga. Diagram akan menunjukkan kepada Anda bagaimana menempatkan komponen Anda di satu sisi dan di sisi lain Anda akan menyolder komponen Anda ke papan prototipe.

Langkah 3: Coil 1 Rectifier

Masukkan 4 Dioda 1N4001 ke tempatnya seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Dioda harus dimasukkan ke arah yang ditunjukkan pada Diagram Papan Cetak; jika tidak, mereka tidak akan berfungsi dengan baik. Dengan menempatkan 4 dioda seperti yang ditunjukkan Anda sedang meluruskan (memutar daya dari 2 fase motor stepper 4 fase dari arus AC ke DC) Coil 1.

Langkah 4: Penyearah Coil 2

Masukkan 4 Dioda 1N4001 lainnya ke tempatnya seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Dengan menempatkan 4 dioda ini seperti yang ditunjukkan, Anda sedang meluruskan (memutar daya dari 2 fase motor stepper 4 fase dari arus AC ke DC) Coil 2.

Langkah 5: Coil 1 & 2 Kabel dan Header

Potong dua potong kawat biru dan dua potong kawat hijau dengan penari telanjang kawat. Lepaskan setiap ujung setiap potongan kawat. Masukkan kawat ke tempatnya seperti yang ditunjukkan.

Masukkan 5 pin header male seperti yang ditunjukkan, dengan sisi pendek pin menghadap ke bawah ke papan prototyping. Di sinilah motor akan dipasang ke sirkuit.

Langkah 6: Menyolder

Balikkan papan dan mulailah menyolder sambungan seperti yang ditunjukkan pada Diagram Papan Cetak dengan besi solder dan solder Anda. Lebih mudah untuk menyolder jika kabel disilangkan terlebih dahulu. Pastikan untuk menyambungkan sambungan dengan jumlah solder yang baik. Hindari sambungan dingin (saat solder tampak matte).

Langkah 7: Selesaikan Sirkuit Stepper Motor (Generator)

Setelah Anda selesai menyolder sirkuit motor stepper (generator) bagian belakang papan prototipe Anda akan muncul seperti yang ditunjukkan.

Langkah 8: Terminal

Masukkan 2 terminal, satu di kedua ujung papan prototipe dengan arah seperti yang ditunjukkan. Jika lubangnya terlalu kecil, gunakan Exacto Knife Anda untuk memperbesar lubang. Potong dua kabel sepanjang 3 (warna apa saja) dan gunakan penari telanjang kawat untuk melepaskan kabel sepenuhnya. Kabel ini akan berjalan di sisi berlawanan dari papan prototipe (dengan cincin solder tembaga), dari sisi positif ke positif dari setiap terminal dan negatif ke sisi negatif dari setiap terminal. Terminal di sebelah kiri akan digunakan untuk memasukkan kabel untuk baterai. Terminal di sebelah kanan akan digunakan untuk memasukkan kabel untuk panel surya.

Langkah 9: Terminal Solder

Balikkan papan prototipe. Masukkan kabel yang dilucuti ke dalam lubang seperti yang ditunjukkan (lihat diagram papan tercetak di sisi lain secara keseluruhan). Kabel dapat masuk dan kemudian keluar lagi untuk sedekat mungkin ke terminal dan tahan di tempatnya seperti yang ditunjukkan. Solder dua simpul utara dan dua selatan penyearah untuk koil 1&2 ke kabel terbuka yang mengalir dari terminal ke terminal. Ini bergabung dengan penyearah ke terminal untuk menyelesaikan rangkaian untuk motor stepper (generator). Pastikan untuk menjauhkan kabel yang terbuka dari koneksi lainnya.

Langkah 10: Pengujian

Sekarang Anda siap untuk menguji rangkaian dengan motor stepper untuk memastikan bahwa semua koneksi Anda disolder dengan benar dan semua komponen ditempatkan dengan benar.

Masukkan ujung motor stepper ke header male 5 pin. Ujung hitam dari motor stepper harus ditempatkan pada pin yang tidak berlabel Coil 1 atau Coil 2. Gunakan multimeter Anda (diatur ke tegangan DC) untuk mengukur tegangan yang dihasilkan generator ketika Anda memutar poros. Tempatkan probe positif (merah) dari multimeter ke sekrup positif dari salah satu terminal, dan probe negatif (hitam) ke sekrup negatif dari terminal yang sama. Memutar poros dengan tangan harus menghasilkan sekitar 4-8 volt. Jika Anda tidak melihat hasilnya, berikut adalah beberapa tip pemecahan masalah: 1) Periksa semua sambungan solder untuk memastikan semuanya telah disolder sepenuhnya dan terhubung satu sama lain. Sebaliknya, pastikan koneksi yang tidak boleh bersentuhan tidak menyatu. 2) Pastikan bahwa semua dioda diarahkan ke arah yang benar seperti yang ditunjukkan pada diagram papan tercetak. 3) Periksa apakah kabel motor terpasang dengan benar - kabel hitam dari motor tidak boleh ditempatkan pada salah satu pin Kumparan 1&2.

Langkah 11: Multimeter Visual

Built in Visual Multimeter akan memungkinkan Anda untuk melihat berapa banyak energi yang disimpan dari sumber energi alternatif tanpa harus menggunakan multimeter.

Masukkan dioda zener ke arah yang benar seperti yang ditunjukkan pada diagram papan tercetak, dan sesuai dengan kunci seperti yang ditunjukkan di bagian bawah. Angka-angka dalam kunci akan sesuai dengan angka-angka yang tercetak pada dioda zener. Masukkan resistor ke dalam slot dengan warna yang sesuai (dalam hal ini arahnya tidak masalah). Potong satu bagian kabel hitam dan lepaskan kedua ujungnya, masukkan di sebelah resistor seperti yang ditunjukkan. Selanjutnya masukkan ketiga LED secara berurutan seperti yang ditampilkan: hijau, kuning, merah (oranye).

Langkah 12: Solder Visual Multimeter

Balikkan papan prototipe dan solder multimeter visual di tempatnya seperti yang ditunjukkan. Lihat diagram papan tercetak di sisi sebaliknya. Seberangi kabel untuk menahan di tempatnya dan memudahkan penyolderan. Hindari sambungan dingin (berpenampilan matte). Pastikan untuk memisahkan sambungan yang tidak boleh disatukan, karena area ini diatur dengan ketat.

Langkah 13: Menguji Multimeter Visual

Uji Multimeter Visual untuk memastikannya berfungsi.

Tempatkan lead motor stepper ke header laki-laki. Putar poros motor stepper (generator) dan lihat LED menyala sesuai dengan itu. Lampu hijau menunjukkan tegangan hingga ~5,6, lampu kuning menunjukkan tegangan hingga ~6,8. Kedua LED mengukur tegangan tergantung pada kecerahannya. Misalnya, jika baterai menahan 6,1 V, maka lampu hijau akan menyala dan lampu kuning akan redup. LED merah (ditampilkan oranye di sini) hanya akan menyala di atas ~9,2 volt. Untuk aplikasi ini, baterai yang digunakan adalah 7,2 volt dan 70 mA. Jika LED merah menyala, baterai dalam kapasitas penuh. Jangan terus mengisi daya baterai dengan LED merah menyala, jika tidak maka akan terjadi pengisian yang berlebihan dan kegagalan fungsi. Jika Anda tidak melihat hasilnya, berikut adalah beberapa tip pemecahan masalah: 1) Periksa semua sambungan solder untuk memastikan semuanya telah disolder sepenuhnya dan terhubung satu sama lain. Sebaliknya, pastikan koneksi yang tidak boleh bersentuhan tidak menyatu. 2) Pastikan bahwa semua dioda zener diarahkan ke arah yang benar seperti yang ditunjukkan pada diagram papan tercetak. 3) Periksa nomor-nomor pada dioda zener untuk memastikan urutannya benar seperti yang ditunjukkan pada diagram papan tercetak. *Dalam gambar ini kami menambahkan sakelar dan memasang baterai lebih awal (lalu melepasnya) untuk melihat cara kerjanya. Ini tidak perlu, tetapi menyenangkan.

Langkah 14: Sakelar dan Terminal Sesaat Solder

Potong 2 panjang kabel merah dan dua panjang panjang kabel hitam. Lepaskan kedua ujung setiap kawat. Bungkus salah satu ujung kabel merah dan salah satu ujung kabel hitam ke ujung sakelar sesaat. Bungkus salah satu ujung kabel merah dan salah satu ujung kabel hitam ke ujung terminal. Solder 4 kabel ke lead. Sakelar sesaat akan menghidupkan multimeter visual dan terminal akan digunakan sebagai output untuk pembangkit listrik pribadi.

Langkah 15: Solder Panel Surya

Potong 2 panjang kawat, satu merah dan satu hitam. Lepaskan kedua ujung setiap kawat dengan penari telanjang kawat. Solder salah satu ujung kabel hitam ke kabel negatif pada panel surya (harus ditunjukkan pada panel dengan "-"). Solder salah satu ujung kabel merah ke kabel positif pada panel surya (harus ditunjukkan pada panel dengan "+").

Langkah 16: Kasus: Bukaan

Gunakan Template Kasus yang disediakan (dapat diunduh pada langkah 1) untuk menentukan dan memotong lubang yang diperlukan untuk komponen. Kami menggunakan pemotong laser untuk menilai akurasi lubang (karena jenis akrilik ini tidak suka dipotong pada pemotong laser), dan kemudian mengebor lubang yang sesuai.

Langkah 17: Roda gigi (opsional)

Langkah ini tidak perlu, tetapi merupakan tambahan yang bagus untuk powerPlant pribadi. Roda gigi membantu rotasi poros motor stepper yang lebih cepat, menghasilkan lebih banyak tenaga.

Gunakan Template Roda Gigi yang disediakan (unduh pada langkah 1) untuk memotong roda gigi kecil dan besar menjadi lembaran kaca plexiglass 4"x5"x1/8". Kami menggunakan pemotong laser, karena ini jauh lebih akurat. Karena roda gigi ini memiliki ukuran kecil roda gigi, kami tidak menyarankan pemotongan dengan tangan. Alternatif untuk set roda gigi ini adalah dengan membeli roda gigi yang sudah jadi.

Langkah 18: Kasus: Motor Stepper dan Gear Kecil

Masukkan motor stepper ke dalam kotak seperti yang ditunjukkan dengan sekrup motor menghadap ke luar kotak. Pasang sekrup ke kasing dengan 2 baut sekrup mesin #4. Tempatkan washer #10 pada poros motor yang keluar dari kotak, lalu letakkan roda gigi kecil (opsional) di atas seperti yang ditunjukkan.

Langkah 19: Casing: Gear Besar (opsional)

Masukkan tiang sekrup pengikat 3/16"x1" antara casing dan roda gigi besar ke dalam lubang di tepi roda gigi besar seperti yang ditunjukkan. Gulung sekrup ke dalam tiang. Ini akan menjadi pegangan untuk memutar persneling.

Kemudian masukkan sekrup pengikat 3/16"x1/4" di dalam kotak dan melalui lubang seperti yang ditunjukkan. Tempatkan satu washer SAE #10 ke tiang dan kemudian letakkan roda gigi besar di atasnya. Selesaikan dengan melilitkan sekrup ke tiang. Uji gigi dengan pegangan untuk melihat seberapa lancar mereka berjalan!

Langkah 20: Kasus: Panel Surya

Masukkan Panel Surya ke dalam kotak seperti yang ditunjukkan dengan sisi sel menghadap ke luar. Ambil tiang dari dua sekrup pengikat 3/16"x1/4" dan geser satu washer SAE #10 masing-masing. Letakkan tiang di dalam kotak dan geser melalui lubang di kedua sisi panel surya. Gulung sekrup ke pos masing-masing.

Langkah 21: Kasus: Switch dan Terminal

Masukkan sakelar dan terminal sesaat ke dalam bukaan seperti yang ditunjukkan. Petunjuk harus berada di dalam kasing.

Langkah 22: Kasing: Papan Prototipe dan Baterai

Tempatkan Papan Prototipe Anda dengan sirkuit jadi di dalam kotak seperti yang ditunjukkan. Pita busa dapat digunakan untuk mengamankan sirkuit ke bagian dalam casing setelah kabel dari baterai, sel surya, motor stepper, dan terminal keluaran terpasang. Pastikan untuk tidak menempelkan sambungan yang disolder.

Tempatkan baterai di bagian bawah casing, di sebelah motor stepper seperti yang ditunjukkan. Amankan dengan pita busa setelah kabel terpasang ke sirkuit.

Langkah 23: Terminal Keluaran Solder

Ambil ujung positif (merah) dan negatif (hitam) dari terminal keluaran dan masukkan ke papan prototipe di slotnya masing-masing seperti yang ditunjukkan. Solder kabel ke terminal baterai di sisi sebaliknya.

Langkah 24: Saklar Solder

Masukkan kabel dari sakelar ke dalam slot seperti yang ditunjukkan (tengah gambar). Perhatikan bahwa penempatan positif dan negatif tidak masalah untuk sakelar.

Pastikan untuk menyolder kabel seperti yang ditunjukkan pada diagram papan tercetak.

Langkah 25: Pasang Panel Surya

Kendurkan sekrup pada terminal untuk panel surya. Masukkan kabel dari panel surya ke dalam bukaan terminal dengan penempatan positif dan negatif seperti yang ditunjukkan. Kencangkan sekrup dan periksa apakah kabelnya terpasang dengan aman.

Langkah 26: Pasang Baterai NiMH

Kendurkan sekrup pada terminal untuk baterai NiMH. Masukkan kabel dari baterai NiMH ke dalam bukaan terminal dengan penempatan positif dan negatif seperti yang ditunjukkan. Kencangkan sekrup dan periksa apakah kabelnya terpasang dengan aman.

Langkah 27: Selesai

Uji powerPlant pribadi Anda untuk melihat cara kerjanya!

Putar engkol tangan sebentar lalu tekan tombol pada sakelar dan perhatikan saat multimeter visual menampilkan jumlah daya yang dimiliki baterai. Letakkan powerPlant Anda di bawah sinar matahari dan pantau berapa banyak energi yang dikumpulkannya. Kemudian gunakan powerPlant Anda untuk menyalakan perangkat. Kami memberi daya pada arduino mini kami dengan powerPlant, lihat apa yang Anda bisa berikan! Ubah powerPlant Anda sesuai dengan kebutuhan Anda. John O'Malley mengganti persneling untuk rig di sepedanya (lihat gambar di bawah). Selamat bersenang-senang!