Supercapacitor Vibrobot: 20 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Para este proyecto vamos a aprovechar supercondensadores para alimentar un vibrobot. En otras palabras, vamos a utilizar condensadores de 15F para alimentar motores vibratorios para hacer robots que se muevan a través de vibraciones. El modelo básico tiene un interruptor de encendido / apagado y un puerto de carga para permitir que se cargue entre usos. La versión más avanzada también incluye una pequeña celda solar para que sea cargada por el sol cuando no se esté utilizando. Para obtener más información sobre los condensadores, consulte la Clase de electrónica. ¡Y si tienes robots en el cerebro, yo también tengo una clase de robots!

Paso 1: Materiales

Para el proyecto de esta lección, necesitará:

(x1) Supercondensador 15F (x1) Resistencia de 100 ohmios (x1) Motor vibrante (x1) Placa de circuito (x1) Interruptor de orificio pasante SPDT (x1) JST-XHP Juego de conectores macho y hembra de 2 pines (x1) Alimentación de 2 cables adaptador (x1) Alimentación de voltaje ajustable Opcional: (x1) Panel solar de 4V (x1) Diodo 1N4001

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Paso 2: el circuito

El circuito de vibrobot es bastante sencillo. Existe la energía de carga que tiene una conexión de energía y tierra. La tierra se conecta al capacitor y al motor. La entrada de energía va a un interruptor SPDT a través de una resistencia limitadora de corriente de 100 ohmios. El interruptor SPFT alterna la conexión positiva del capacitor entre el cargador y el motor. De esta manera, permite que el condensador sea cargado por el puerto de entrada o alimente el motor.

Paso 3: coloque el condensador

Comencemos la placa de circuito soldando el supercondensador en su lugar. Observe que el condensador tiene una placa de metal en la parte inferior conectada al pin de alimentación. Debe tener especial cuidado de no cortocircuitar accidentalmente la energía haciendo que la parte inferior del capacitor toque cualquier fila de bus en la placa de circuito que pueda estar conectada a tierra. Para evitarlo fácilmente, instalé mi condensador en un ángulo de 45 grados en el centro de la placa. Esta disposición garantiza que probablemente no ocurra un cortocircuito entre la energía y la tierra como este.

Paso 4: instale el zócalo

Lo siguiente que se debe instalar es la toma hembra para el enchufe de alimentación. Coloque esto en el mismo lado de la placa que el cable de tierra del condensador. Colóquelo en algún lugar en el medio con la sangría para la lengüeta del enchufe hacia afuera, lejos de la placa. Tenga en cuenta que tengo algo atascado debajo de la placa en la imagen de soldadura. Esto es para mantener el componente en su lugar mientras lo sueldo.

Paso 5: Cambiar

Instale el interruptor de encendido / apagado en el lado de la placa opuesto al enchufe del cargador.

Paso 6: cables

Pele aproximadamente una pulgada de aislamiento del extremo del cable de núcleo sólido. Conecte el cable sin aislamiento a uno de los terminales del motor vibratorio. Repita este proceso para el otro terminal.

Paso 7: cable en el motor

Coloque el motor centrado sobre el borde de la tabla de manera que su contrapeso cuelgue sobre el borde. Inserte cada cable del motor a través de uno de los enchufes en sus respectivos lados de la placa de circuito y suéldelos en su lugar.

Paso 8: más cableado

Conecte los cables de tierra negros entre el enchufe hembra de 2 clavijas, la clavija de tierra del condensador y una de las clavijas del motor. Es fundamental que la conexión entre la clavija de tierra del zócalo y el supercondensador sea correcta. Si lo invirtiera y cargara el capacitor al revés, pueden suceder cosas muy malas. Entonces … verifique esto y asegúrese de que lo está haciendo correctamente. Cuando se inserta el enchufe, la clavija de tierra debe conectarse con la clavija con la marca negativa en el capacitor. Una vez que esté absolutamente seguro de que tiene las conexiones a tierra correctas, suelde un cable rojo entre el pin central del interruptor y el pin positivo del condensador. También suelde un cable rojo entre una de las clavijas exteriores del interruptor y el motor. Finalmente, suelde un cable alrededor del cuerpo del motor. Esto no debe estar conectado eléctricamente a nada. Simplemente mantiene el motor en su lugar.

Paso 9: Resistencia de carga

Suelde una resistencia de 100 ohmios entre la clavija de voltaje en la toma de corriente y la clavija no utilizada en el interruptor. Esta resistencia se usa para cargar. Si no usamos la resistencia, el supercondensador intentará extraer tanta corriente como sea posible del cargador. Esta sobretensión repentina será esencialmente como un cable corto y posiblemente lo dañará o, si tiene circuitos de protección, no hará nada en absoluto. La resistencia que estamos usando se calculó usando la Ley de Ohm. Para estar seguro, subí ligeramente el valor ya que las resistencias no son perfectas y no está de más tener un poco más. Dicho todo esto, el supercondensador particular que se está utilizando aquí tiene una resistencia interna relativamente alta. Lo que esto significa es que no obtiene energía de una carga tan rápido como un supercondensador normal. De hecho, tarda un tiempo excepcionalmente largo en cargarse (aproximadamente una hora en lugar de 10 segundos). Es posible que la resistencia que estamos usando no sea necesaria y, de hecho, podría ralentizar un poco los tiempos de carga. Sin embargo, he incluido la resistencia en caso de que alguien decida usar un supercondensador diferente. Quizás se pregunte por qué elegí usar este si se carga tan lentamente. Bueno, tiene 15F de potencia y es una fracción del tamaño de los supercondensadores normales. Básicamente, esta pequeña tapa tiene 3 veces más potencia que un supercondensador que es 5 veces el tamaño. Puede que tarde un poco en cargarse, pero puede funcionar durante un tiempo relativamente largo.

Paso 10: corte los cables

Corte cuatro cables de núcleo sólido de 4 para usarlos como patas del robot.

Paso 11: coloque las piernas

Suelde ambos extremos de cada cable en las esquinas de la placa de circuito para crear cuatro bucles de cables. Estos no deben conectarse eléctricamente a ningún componente real de la placa de circuito.

Paso 12: Dale forma a las piernas

Forma patas con los cuatro cables como mejor te parezca. Le di a cada uno pequeños pies de bucle, pero tal vez haya otro diseño que podría funcionar mejor. Siéntete libre de experimentar con la forma y la estética. No existe una verdadera respuesta correcta.

Paso 13: determinar la polaridad

Vamos a utilizar un convertidor de CA a CC de 'verruga de pared' para cargar el vibrobot. Para hacer esto, primero debemos determinar la polaridad del enchufe conectado a la verruga de la pared para determinar qué extremo es positivo y cuál está a tierra. Enchufe el adaptador de 2 hilos en el enchufe al final del cable. Use la configuración de voltaje en su multímetro para medir el voltaje que sale del adaptador. Si ve un voltaje positivo, entonces el cable conectado a la sonda roja es positivo y el cable conectado a la sonda negra está a tierra. Marque estos cables para distinguirlos si aún no están marcados.

Paso 14: conector

Suelde los enchufes de metal para el conector hembra de 2 pines en el extremo de cada cable del adaptador de corriente de 2 cables. Tome nota de la pestaña de alineación en el enchufe. Si la pestaña de alineación está hacia usted y el conector apunta hacia arriba, la tierra debe estar a la izquierda y la energía debe estar a la derecha. Comprima las pestañas de metal en el extremo de cada pin y luego inserte ambas en el enchufe adecuado del enchufe presionándolas firmemente. Si no está seguro, puede enchufar el adaptador de corriente y medir con el multímetro para asegurarse de que obtuvo bien.

Paso 15: Cárgalo

Para cargarlo, asegúrese de que el interruptor esté en la posición de carga (es decir, el motor no esté funcionando) y enchufe la verruga de la pared en el enchufe. Puedes dejarlo enchufado al cargador todo el tiempo que quieras. El condensador dejará de consumir energía una vez que esté cargado y estará bien. Los condensadores no son como baterías cuya vida útil se reduce si las deja cargándose durante demasiado tiempo sin circuitos de protección.

Paso 16: Solar

Si desea sacar su robot de la red, puede agregar un pequeño panel solar para cargar el condensador cuando el motor no está en uso. Esta adición es opcional.

Paso 17: Expansión del circuito

Para hacer que este circuito funcione con energía solar, necesitamos agregar dos componentes adicionales, un panel solar y un diodo. El panel solar debe tener un voltaje menor que el capacitor y colocarse en paralelo con el capacitor. Dado que nuestro condensador tiene una capacidad nominal de 5,6 V, el uso de un panel solar de 4 V debería ser seguro para cargarlo. También necesitaremos agregar un diodo al circuito entre el cable positivo del panel solar y el condensador. Todavía no se preocupe demasiado por lo que son los diodos. Se discutirán mucho más en una lección futura. Por ahora, solo necesita saber que todo lo que hace el diodo es evitar que la electricidad del condensador fluya hacia atrás a través del panel solar cuando no hay luz solar que lo golpee.

Paso 18: agregar un diodo

Simplemente conecte el extremo del diodo con la raya al pin en el interruptor donde está conectada la resistencia de 100 ohmios. Conecte el otro pin de diodo a cualquier almohadilla de soldadura no utilizada en la placa.

Paso 19: cableado del panel solar

Conecte un cable de núcleo sólido rojo al terminal positivo en el panel solar y un cable negro al negativo. La razón por la que estamos reemplazando el cable existente con cables de núcleo sólido es porque estos nuevos cables más rígidos mantendrán el panel solar en su lugar en posición vertical sobre el superficie del tablero.

Paso 20: conecte el panel solar

Conecte el cable rojo del panel solar al pin no utilizado en el diodo. Conecte el cable negro del panel solar a cualquiera de las otras conexiones a tierra en la placa. Su robot ahora funciona con energía renovable. Ahora es el momento de encender su robot y soltarlo.

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