Суперконденсаторный вибробот: 20 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

В этом проекте мы собираемся использовать суперконденсаторы для питания вибробота. Другими словами, мы собираемся использовать конденсаторы емкостью 15 Ф для питания вибрирующих двигателей, чтобы роботы двигались посредством вибрации. Базовая модель имеет переключатель включения / выключения и порт для зарядки, позволяющий заряжать его между использованиями. Более продвинутая версия также включает в себя небольшой солнечный элемент, позволяющий заряжать его от солнца, когда он не используется. Чтобы узнать больше о конденсаторах, ознакомьтесь с классом электроники. И если у вас в голове есть роботы, у меня тоже есть класс роботов!

Шаг 1: материалы

Для этого урока вам понадобятся:

(x1) Суперконденсатор 15F (x1) Резистор 100 Ом (x1) Вибрационный двигатель (x1) Печатная плата (x1) Переключатель SPDT через отверстие (x1) JST-XHP Комплект 2-контактных вилок и розеток (x1) 2-проводное питание адаптер (x1) Регулируемое напряжение питания Дополнительно: (x1) Солнечная панель 4V (x1) Диод 1N4001

(Обратите внимание, что некоторые ссылки на этой странице являются партнерскими ссылками. Это не влияет на стоимость товара для вас. Я реинвестирую все полученные мной доходы в создание новых проектов. Если вам нужны какие-либо предложения по альтернативным поставщикам, пожалуйста, позвольте мне знать.)

Шаг 2: Схема

Схема вибробота довольно проста. Есть зарядный блок, который соединен с землей и питанием. Земля подключается к конденсатору и двигателю. Входная мощность поступает на переключатель SPDT через ограничивающий ток резистор 100 Ом. Переключатель SPFT переключает положительное соединение конденсатора между зарядным устройством и двигателем. Таким образом, он позволяет либо заряжать конденсатор через входной порт, либо питать двигатель.

Шаг 3: прикрепите конденсатор

Начнем с печатной платы, припаяв на место суперконденсатор. Обратите внимание, что конденсатор имеет металлическую пластину внизу, подключенную к контакту питания. Вы должны быть особенно осторожны, чтобы случайно не закоротить питание из-за того, что нижняя часть конденсатора коснется каких-либо рядов шины на печатной плате, которые могут быть подключены к земле. Чтобы легко предотвратить это, я установил свой конденсатор под углом 45 градусов по центру платы. Такое расположение гарантирует, что такого короткого замыкания между питанием и землей, скорее всего, не произойдет.

Шаг 4: Установите розетку

Следующее, что нужно установить, это розетка для вилки питания. Поместите его на той же стороне платы, что и заземляющий провод конденсатора. Поместите его где-нибудь посередине так, чтобы выемка для язычка штекера была направлена наружу от платы. Обратите внимание, что на рисунке пайки у меня что-то застряло под платой. Это должно удерживать компонент на месте, пока я паяю его.

Шаг 5: переключение

Установите выключатель на стороне платы, противоположной разъему зарядного устройства.

Шаг 6: Провода

Снимите примерно 2,5 сантиметра изоляции с конца одножильного провода. Присоедините неизолированный провод к одной из клемм вибродвигателя. Повторите этот процесс для другого терминала.

Шаг 7: Подключите электродвигатель

Поместите двигатель по центру края доски так, чтобы его противовес свисал с края. Вставьте каждый провод двигателя в одно из гнезд на соответствующих сторонах печатной платы и припаяйте их на месте.

Шаг 8: больше проводки

Подключите черные провода заземления между 2-контактным гнездовым разъемом, контактом заземления на конденсаторе и одним из контактов двигателя. Очень важно обеспечить правильное соединение между выводом заземления на розетке и суперконденсатором. Если вы перевернете его и зарядите конденсатор в обратном направлении, могут произойти очень плохие вещи. Итак … дважды проверьте это и убедитесь, что вы все поняли правильно. Когда вилка вставлена, заземляющий контакт должен быть подключен к контакту с отрицательной маркировкой на конденсаторе. Убедившись, что заземление выполнено правильно, припаяйте красный провод между центральным контактом переключателя и положительным контактом конденсатора. Также припаяйте красный провод между одним из внешних контактов переключателя и двигателем. Наконец, припаяйте провод вокруг корпуса двигателя. Это не должно быть ни к чему электрически подключено. Он просто держит мотор на месте.

Шаг 9: Зарядный резистор

Припаяйте резистор 100 Ом между выводом напряжения на розетке питания и неиспользуемым выводом на переключателе. Этот резистор используется для зарядки. Если бы мы не использовали резистор, суперконденсатор будет пытаться потреблять как можно больше тока от зарядного устройства. Этот внезапный скачок напряжения будет по сути похож на короткий провод и, возможно, либо повредит его, либо, если он имеет схему защиты, вообще ничего не сделает. Используемый резистор был рассчитан по закону Ома. На всякий случай я немного увеличил значение, так как резисторы не идеальны, и не помешает иметь немного больше. При этом используемый здесь суперконденсатор имеет относительно высокое внутреннее сопротивление. Это означает, что он не потребляет энергию от заряда так же быстро, как обычный суперконденсатор. Фактически, зарядка занимает исключительно много времени (около часа вместо 10 секунд). Резистор, который мы используем, может не понадобиться и может немного замедлить время зарядки. Тем не менее, я включил резистор на тот случай, если кто-то решит использовать другой суперконденсатор. Вам может быть интересно, почему я решил использовать именно этот, если он заряжается так медленно. Что ж, он вмещает 15F мощности и в несколько раз меньше обычных суперконденсаторов. По сути, этот маленький колпачок вмещает в 3 раза больше мощности, чем суперконденсатор в 5 раз больше. Зарядка может занять некоторое время, но может работать относительно долго.

Шаг 10: Обрежьте провода

Отрежьте четыре 4-дюймовых провода с твердым сердечником, которые будут использоваться в качестве ног робота.

Шаг 11: прикрепите ножки

Припаяйте оба конца каждого провода к углам монтажной платы, чтобы образовать четыре петли. Они не должны быть электрически связаны с какими-либо фактическими компонентами на печатной плате.

Шаг 12: придайте форму ногам

Сформируйте все четыре провода в ножки, как считаете нужным. Я дал каждой по одной маленькой петлеобразной ножке, но, возможно, есть другой дизайн, который мог бы работать лучше. Не стесняйтесь экспериментировать с формой и эстетикой. Нет истинно правильного ответа.

Шаг 13: Определите полярность

Мы собираемся использовать преобразователь переменного тока в постоянный «стенной бородавки» для зарядки вибробота. Для этого нам нужно сначала определить полярность вилки, подключенной к настенной бородавке, чтобы определить, какой конец положительный, а какой - заземленный. Вставьте 2-проводной адаптер в розетку на конце кабеля. Используйте настройку напряжения на вашем мультиметре, чтобы измерить напряжение на адаптере. Если вы видите положительное напряжение, значит, провод, подключенный к красному щупу, положительный, а провод, подсоединенный к черному щупу, является заземлением. Пометьте эти провода, чтобы отличить их друг от друга, если они еще не промаркированы.

Шаг 14: коннектор

Припаяйте металлические гнезда для 2-контактного гнездового разъема к концу каждого провода 2-проводного адаптера питания. Обратите внимание на выступ на заглушке. Если выступ для выравнивания обращен к вам, а разъем направлен вверх, заземление должно быть слева, а питание - справа. Сожмите металлические выступы на конце каждого штифта, а затем вставьте оба в соответствующее гнездо вилки, плотно нажав на них. Если вы не уверены, вы можете подключить адаптер питания и измерить мультиметром, чтобы убедиться, что у вас есть это правильно.

Шаг 15: зарядите его

Чтобы зарядить его, убедитесь, что переключатель находится в положении зарядки (т. Е. Двигатель не работает), и вставьте бородавку в розетку. Вы можете оставить его подключенным к зарядному устройству столько, сколько захотите. Конденсатор перестанет потреблять энергию, как только он зарядится, и все будет в порядке. Конденсаторы не похожи на батареи, срок годности которых сокращается, если вы оставляете их заряжаться слишком долго без схемы защиты.

Шаг 16: Солнечная энергия

Если вы хотите отключить своего робота от сети, вы можете добавить небольшую солнечную панель для зарядки конденсатора, когда двигатель не используется. Это дополнение не является обязательным.

Шаг 17: Расширение схемы

Чтобы сделать эту схему питаемой от солнечной энергии, нам нужно добавить два дополнительных компонента, солнечную панель и диод. Солнечная панель должна быть рассчитана на меньшее напряжение, чем конденсатор, и размещена параллельно конденсатору. Поскольку наш конденсатор рассчитан на 5,6 В, использование солнечной панели на 4 В должно быть безопасным для его зарядки. Нам также потребуется добавить диод в цепь между положительным выводом на солнечной панели и конденсатором. Пока не беспокойтесь о диодах. Они будут обсуждаться гораздо подробнее на одном из следующих уроков. Теперь, вам просто нужно знать, что все, что делает диод, - это предотвращает прохождение электричества от конденсатора обратно через солнечную панель, когда на нее не падает солнечный свет.

Шаг 18: добавление диода

Просто подключите конец диода с полосой к контакту переключателя, к которому подключен резистор 100 Ом. Подключите другой вывод диода к любой неиспользуемой паяльной площадке на плате.

Шаг 19: Подключение солнечной панели

Присоедините красный провод с твердым сердечником к положительной клемме на солнечной панели, а черный провод к отрицательной. Причина, по которой мы заменяем существующий провод на провода с твердым сердечником, заключается в том, что эти новые более жесткие провода будут удерживать солнечную панель на месте в вертикальном положении над панелью. поверхность доски.

Шаг 20: Подключите солнечную панель

Соедините красный провод от солнечной панели с неиспользуемым контактом на диоде. Подключите черный провод от солнечной панели к любому другому заземлению на плате. Теперь ваш робот работает на возобновляемых источниках энергии. Пришло время включить его и отпустить.

Вы нашли это полезным, развлечением или развлечением? Подпишитесь на @madeineuphoria, чтобы увидеть мои последние проекты.