PowerPlant personal: 27 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

El powerPlant personal es un dispositivo portátil que aprovecha la electricidad a través de una celda solar y un generador de manivela, en una batería de NiMH. El dispositivo también incluye un multímetro visual que monitorea la cantidad de energía almacenada. El powerPlant personal se puede utilizar para alimentar aplicaciones de hasta 8 V a 70 mA. Diseñado por: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell con Mike Dory @ Eyebeam para el Taller de energía alternativa 23.06.07eyebeam ********

Paso 1: Materiales

Electrónica Para el circuito powerPlant1 - Motor paso a paso (Japan Servo KP4M4-029 12VDC) 1 - Panel solar (8V) 1 - Batería NiMH (7.2V, 70 mA) 8 - Diodos 1N40013 - Terminales1 - Conector macho de 5 pines Cable sólido de calibre 18 o 20 (rojo, negro, azul, verde) Para el multímetro visual1 - LED rojo, 1.5V1 - LED amarillo, 1.5 V1 - LED verde, 1.5 V1 - Resistencia de 100 Ohmios1 - Resistencia de 150 Ohmios1 - 1N4730 (3.9V) diodo zener1 - 1N4733 (5.1V) diodo zener1 - 1N4737 (7.5V) diodo zener1 - interruptor momentáneo Hardware 1 - Tablero de prototipos de PCB de 2.5 "x1.75 "1 - Diagrama de tablero impreso (descargue el pdf a continuación) Diagrama esquemático del circuito para referencia (descargue el pdf a continuación) Plantilla de caja de piezas (descargar dwg / pdf a continuación) 1 - Caja de acrílico de 3.5 "x3.5" x4.5 "1 - Poste de encuadernación de 3/16" x1 "con tornillo3 - Poste de encuadernación de 3/16" x1 / 4 "con tornillo3 - Arandela SAE n. ° 102 - Pernos para tornillos de máquina # 4 Plantilla de engranajes (opcional, descargue dwg / pdf a continuación) 1 - Hoja de plexiglás de 4 "x5" x1 / 8 "para engranajes (opcional) Equipo Soldador Soldador Multímetro Pelacables Destornilladores (Phillips y Flathea d) Exacto Knife y Blade Lugares para encontrar suministros: Home Depot, Radio Shack, Tienda de contenedores, Electrónica, Goldmine, Solarbotics, Jameco Electronics

Paso 2: Diagrama de la placa impresa

Imprima una copia del diagrama de tablero impreso y recórtela. Coloque el diagrama en el costado de la placa de prototipos de PCB sin anillos de soldadura de cobre. El diagrama le mostrará cómo colocar sus componentes en un lado y en el otro soldará sus componentes a la placa de prototipos.

Paso 3: Rectificador de bobina 1

Inserte 4 de los diodos 1N4001 en su lugar como se muestra a continuación. Los diodos deben insertarse en la dirección indicada en el diagrama de la placa impresa; de lo contrario, no funcionarán correctamente. Al colocar los 4 diodos como se indica, está rectificando (cambiando la energía de 2 fases del motor paso a paso de 4 fases de CA a CC) Bobina 1.

Paso 4: Rectificador de bobina 2

Inserte otros 4 diodos 1N4001 en su lugar como se muestra a continuación. Al colocar estos 4 diodos como se indica, está rectificando (cambiando la energía de 2 fases de un motor paso a paso de 4 fases de CA a CC) Bobina 2.

Paso 5: Bobina 1 y 2 cables y cabezal

Corta dos pedazos de alambre azul y dos pedazos de alambre verde con los pelacables. Pele cada extremo de cada trozo de cable. Inserte el cable en su lugar como se muestra.

Inserte el cabezal macho de 5 clavijas como se indica, con el lado corto de las clavijas hacia abajo en la placa de creación de prototipos. Aquí es donde el motor se conectará al circuito.

Paso 6: soldadura

Dé la vuelta a la placa y comience a soldar las conexiones como se muestra en el Diagrama de la placa impresa con su soldador y soldadura. Es más fácil soldar si los cables están cruzados de antemano. Asegúrese de unir las conexiones con una buena cantidad de soldadura. Evite las juntas frías (cuando la soldadura parece mate).

Paso 7: Termine el circuito del motor paso a paso (generador)

Cuando haya terminado de soldar el circuito del motor paso a paso (generador), la parte posterior de la placa de creación de prototipos debería aparecer como se muestra.

Paso 8: terminales

Inserte 2 terminales, uno en cada extremo de la placa de creación de prototipos en la dirección que se muestra. Si las perforaciones son demasiado pequeñas, use su Exacto Knife para agrandar el agujero. Corte dos longitudes de cable de 3 (de cualquier color) y use pelacables para pelar los cables por completo. Estos cables se colocarán en el lado opuesto de la placa de creación de prototipos (con anillos de soldadura de cobre), de positivo a positivo de cada terminal y negativo a lado negativo de cada terminal. El terminal de la izquierda se utilizará para introducir cables para la batería. El terminal de la derecha se utilizará para introducir cables para el panel solar.

Paso 9: Terminales de soldadura

Dé la vuelta a la placa de creación de prototipos. Inserte los cables pelados en los orificios como se indica (consulte el diagrama de la placa impresa en el otro lado). Los cables pueden enroscarse hacia adentro y hacia afuera nuevamente para acercarse lo más posible al terminal y mantenerse en su lugar como se muestra. Suelde los dos nodos norte y dos sur de los rectificadores para la bobina 1 y 2 a los cables abiertos que van de terminal a terminal. Esto une los rectificadores a los terminales para completar el circuito del motor paso a paso (generador). Asegúrese de mantener los cables abiertos alejados de las otras conexiones.

Paso 10: Prueba

Ahora está listo para probar el circuito con el motor paso a paso para asegurarse de que todas sus conexiones estén soldadas correctamente y que todos los componentes estén colocados correctamente.

Inserte los cables del motor paso a paso en el cabezal macho de 5 pines. El cable negro del motor paso a paso debe colocarse en el pin que no está etiquetado como Bobina 1 o Bobina 2. Use su multímetro (configurado en voltaje CC) para medir el voltaje que produce el generador cuando gira el eje. Coloque la sonda positiva (roja) del multímetro en el tornillo positivo de cualquier terminal y la sonda negativa (negra) en el tornillo negativo del mismo terminal. Girando el eje a mano debería ceder alrededor de 4-8 voltios. Si no ve resultados, aquí hay algunos consejos para la solución de problemas: 1) Verifique todas las conexiones de soldadura para asegurarse de que todo esté completamente soldado y conectado entre sí. Por el contrario, asegúrese de que las conexiones que no deben tocarse no estén juntas. 2) Asegúrese de que todos los diodos apunten en la dirección correcta como se indica en el diagrama de la placa impresa. 3) Verifique que los cables del motor estén insertados correctamente; el cable negro del motor no debe colocarse en ninguna de las clavijas de la bobina 1 y 2.

Paso 11: multímetro visual

El multímetro visual integrado le permitirá ver cuánta energía se almacena de las fuentes de energía alternativas sin tener que usar un multímetro.

Inserte los diodos Zener en la dirección correcta como se muestra en el diagrama de la placa impresa, y de acuerdo con la clave como se muestra en la parte inferior. Los números de la clave se corresponderán con los números impresos en los diodos Zener. Inserte las resistencias en las ranuras con los colores correspondientes (en este caso, la dirección no importa). Corte un trozo de cable negro y pele ambos extremos, insértelo junto a las resistencias como se muestra. A continuación, inserte los tres LED en el orden que se muestra: verde, amarillo, rojo (naranja).

Paso 12: Multímetro visual de soldadura

Dé la vuelta a la placa de creación de prototipos y suelde el multímetro visual en su lugar como se indica. Consulte el diagrama de la placa impresa en el reverso. Cruce los cables para mantenerlos en su lugar y facilitar la soldadura. Evite las conexiones frías (de apariencia mate). Asegúrese de mantener las conexiones separadas que no deberían estar juntas, ya que esta área está bien organizada.

Paso 13: Prueba del multímetro visual

Pruebe el multímetro visual para asegurarse de que esté funcionando.

Coloque los cables del motor paso a paso en el cabezal macho. Gire el eje del motor paso a paso (generador) y observe que los LED se iluminan en consecuencia. La luz verde indica un voltaje de hasta ~ 5.6, la luz amarilla indica un voltaje de hasta ~ 6.8. Ambos LED miden el voltaje en función de su brillo. Por ejemplo, si la batería tiene una capacidad de 6,1 V, la luz verde será brillante y la luz amarilla será tenue. El LED rojo (que se muestra en naranja aquí) se iluminará solo por encima de ~ 9.2 voltios. Para esta aplicación, la batería utilizada es de 7,2 voltios y 70 mA. Si el LED rojo se enciende, la batería está a plena capacidad. No continúe cargando la batería con el LED rojo encendido, de lo contrario puede sobrecargarse y funcionar mal. Si no ve resultados, aquí hay algunos consejos para la solución de problemas: 1) Verifique todas las conexiones de soldadura para asegurarse de que todo esté completamente soldado y conectado entre sí. Por el contrario, asegúrese de que las conexiones que no deben tocarse no estén juntas. 2) Asegúrese de que todos los diodos Zener apunten en la dirección correcta como se indica en el diagrama de la placa impresa. 3) Verifique los números en los diodos Zener para asegurarse de que estén en el orden correcto como se indica en el diagrama de la placa impresa. * En esta imagen agregamos un interruptor y conectamos la batería antes (y luego la quitamos) para ver cómo funcionaba. Esto no es necesario, pero es divertido.

Paso 14: Terminal y interruptor momentáneo de soldadura

Corte 2 trozos largos de alambre rojo y dos trozos largos de alambre negro. Pele ambos extremos de cada cable. Envuelva un extremo de un cable rojo y un extremo de un cable negro en los cables del interruptor momentáneo. Envuelva un extremo de un cable rojo y un extremo de un cable negro en los cables del terminal. Suelde los 4 cables a los cables. El interruptor momentáneo encenderá el multímetro visual y el terminal se utilizará como salida para la planta de energía personal.

Paso 15: Panel solar de soldadura

Corta 2 trozos largos de alambre, uno rojo y otro negro. Pele ambos extremos de cada cable con los pelacables. Suelde un extremo del cable negro al cable negativo del panel solar (debe indicarse en el panel con "-"). Suelde un extremo del cable rojo al cable positivo del panel solar (debe indicarse en el panel con "+").

Paso 16: Caja: Aberturas

Utilice la plantilla de caja proporcionada (descargable en el paso 1) para determinar y cortar los orificios necesarios para los componentes. Usamos un cortador láser para marcar los agujeros para mayor precisión (ya que a este tipo de acrílico no le gusta ser cortado en el cortador láser), y luego perforamos los agujeros en consecuencia.

Paso 17: engranajes (opcional)

Este paso no es necesario, pero es una buena adición al powerPlant personal. Los engranajes ayudan a una rotación más rápida del eje del motor paso a paso, produciendo más potencia.

Utilice la plantilla de engranajes proporcionada (descargar en el paso 1) para cortar un engranaje pequeño y grande en una hoja de plexiglás de 4 "x5" x1 / 8 ". Usamos un cortador láser, ya que es mucho más preciso. Dado que estos engranajes tienen pequeños engranajes, no recomendamos cortar a mano. Una alternativa a este juego de engranajes es comprar engranajes ya hechos.

Paso 18: Caja: Motor paso a paso y engranaje pequeño

Inserte el motor paso a paso en la caja como se muestra con los tornillos del motor hacia afuera. Fije los tornillos a la caja con 2 pernos de tornillo de máquina n. ° 4. Coloque una arandela n. ° 10 en el eje del motor que sale de la caja y luego coloque el engranaje pequeño (opcional) en la parte superior como se indica.

Paso 19: Estuche: engranaje grande (opcional)

Inserte el poste del tornillo de sujeción de 3/16 "x 1" entre la caja y el engranaje grande en el orificio del borde del engranaje grande como se muestra. Enrolle el scew en el poste. Esta será la manija para hacer girar el engranaje.

Luego inserte el poste de un tornillo de sujeción de 3/16 "x1 / 4" dentro de la caja y a través del orificio como se muestra. Coloque una arandela SAE n. ° 10 en el poste y luego coloque el engranaje grande en la parte superior. Termine enrollando el tornillo en el poste. ¡Pruebe el engranaje con el mango para ver qué tan bien funcionan!

Paso 20: Carcasa: Panel solar

Inserte el panel solar dentro de la caja como se muestra con el lado de la celda hacia afuera. Tome los postes de dos tornillos de sujeción de 3/16 "x1 / 4" y deslice una arandela SAE # 10 en cada uno. Coloque los postes dentro de la caja y deslícelos a través de los orificios a cada lado del panel solar. Enrolle los tornillos en sus respectivos postes.

Paso 21: Caja: interruptor y terminal

Inserte el interruptor momentáneo y el terminal en las aberturas como se indica. Los cables deben estar dentro de la caja.

Paso 22: Carcasa: placa de creación de prototipos y batería

Coloque su placa de creación de prototipos con los circuitos terminados dentro de la caja como se indica. Se puede usar cinta de espuma para asegurar el circuito al interior de la caja una vez que se conectan los cables de la batería, la celda solar, el motor paso a paso y el terminal de salida. Asegúrese de no cubrir con cinta las conexiones soldadas.

Coloque la batería en la parte inferior de la caja, al lado del motor paso a paso como se indica. Asegúrelo con cinta de espuma una vez que los cables estén conectados al circuito.

Paso 23: Terminal de salida de soldadura

Tome los cables positivo (rojo) y negativo (negro) del terminal de salida e insértelo en la placa de creación de prototipos en sus respectivas ranuras como se indica. Suelde los cables al terminal de la batería en el reverso.

Paso 24: interruptor de soldadura

Inserte los cables del interruptor en las ranuras como se indica (centro de la imagen). Tenga en cuenta que la ubicación positiva y negativa no importa para el interruptor.

Asegúrese de soldar los cables como se indica en el diagrama de la placa impresa.

Paso 25: coloque el panel solar

Afloje los tornillos del terminal del panel solar. Inserte los cables del panel solar en las aberturas del terminal con una ubicación positiva y negativa como se indica. Apriete los tornillos y verifique que los cables estén bien sujetos.

Paso 26: coloque la batería NiMH

Afloje los tornillos del terminal de la batería NiMH. Inserte los cables de la batería de NiMH en las aberturas del terminal con la ubicación positiva y negativa como se indica. Apriete los tornillos y verifique que los cables estén bien sujetos.

Paso 27: ¡Terminado

¡Pruebe su powerPlant personal para ver cómo funciona!

Gire la manivela por un momento y luego presione el botón en el interruptor y observe cómo el multímetro visual muestra la cantidad de energía que tiene la batería. Exponga su planta eléctrica al sol y controle la cantidad de energía que recolecta. Luego use su powerPlant para alimentar dispositivos. Alimentamos nuestro mini arduino con powerPlant, ¡mira lo que puedes alimentar! Modifique su powerPlant para que se adapte a sus necesidades. John O'Malley cambió las marchas por una plataforma en su bicicleta (vea las imágenes a continuación). ¡Divertirse!