Superkondensator Vibrobot - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Für dieses Projekt werden wir Superkondensatoren nutzen, um einen Vibrobot anzutreiben. Mit anderen Worten, wir werden 15F-Kondensatoren verwenden, um Vibrationsmotoren anzutreiben, um Roboter herzustellen, die sich durch Vibrationen bewegen. Das Basismodell verfügt über einen Ein-/Ausschalter und einen Ladeanschluss zum Aufladen zwischen den Anwendungen. Die weiterentwickelte Version enthält auch eine kleine Solarzelle, damit sie bei Nichtgebrauch von der Sonne aufgeladen werden kann. Um mehr über Kondensatoren zu erfahren, besuchen Sie die Elektronikklasse. Und sollten Sie Roboter im Gehirn haben, habe ich auch eine Roboterklasse!

Schritt 1: Materialien

Für das Projekt dieser Lektion benötigen Sie:

(x1) 15F Superkondensator (x1) 100 Ohm Widerstand (x1) Vibrationsmotor (x1) Platine (x1) SPDT Durchgangslochschalter (x1) JST-XHP 2-poliger Stecker und Buchse (x1) 2-Draht Strom Adapter (x1) Einstellbare Spannungsversorgung Optional: (x1) 4V Solarpanel (x1) 1N4001 Diode

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Schritt 2: Die Schaltung

Die Vibrobot-Schaltung ist ziemlich einfach. Es gibt die Ladeleistung, die eine Strom- und Masseverbindung hat. Masse wird mit dem Kondensator und dem Motor verbunden. Der Stromeingang geht über einen 100 Ohm Strombegrenzungswiderstand zu einem SPDT-Schalter. Der SPFT-Schalter schaltet die positive Verbindung des Kondensators zwischen dem Ladegerät und dem Motor um. Auf diese Weise kann der Kondensator entweder über den Eingangsanschluss aufgeladen werden oder den Motor mit Strom versorgen.

Schritt 3: Befestigen Sie den Kondensator

Beginnen wir die Platine, indem wir den Superkondensator anlöten. Beachten Sie, dass der Kondensator an der Unterseite eine Metallplatte hat, die mit dem Stromanschluss verbunden ist. Sie müssen besonders darauf achten, dass der Strom nicht versehentlich kurzgeschlossen wird, indem die Unterseite des Kondensators Busreihen auf der Platine berührt, die möglicherweise mit Masse verbunden sind. Um dies leicht zu verhindern, habe ich meinen Kondensator in einem 45-Grad-Winkel installiert, der die Mitte der Platine überspannt. Diese Anordnung stellt sicher, dass ein solcher Kurzschluss zwischen Strom und Masse wahrscheinlich nicht auftritt.

Schritt 4: Installieren Sie die Steckdose

Als nächstes muss die Buchse für den Netzstecker installiert werden. Legen Sie diese auf die gleiche Seite der Platine wie das Massekabel des Kondensators. Platzieren Sie es irgendwo in der Mitte mit der Einkerbung für die Lasche des Steckers nach außen von der Platine weg. Beachten Sie, dass ich im Lötbild etwas unter der Platine eingeklemmt habe. Dies ist, um das Bauteil an Ort und Stelle zu halten, während ich es löte.

Schritt 5: Schalter

Installieren Sie den Ein-/Ausschalter auf der der Ladebuchse gegenüberliegenden Seite der Platine.

Schritt 6: Drähte

Entfernen Sie etwa einen Zoll der Isolierung vom Ende des massiven Kerndrahts. Befestigen Sie das nicht isolierte Kabel an einer der Klemmen des Vibrationsmotors. Wiederholen Sie diesen Vorgang für das andere Terminal.

Schritt 7: Draht im Motor

Setzen Sie den Motor mittig auf die Kante der Platine, so dass sein Gegengewicht über die Kante hängt. Stecken Sie jedes Motorkabel durch eine der Buchsen auf den jeweiligen Seiten der Platine und löten Sie sie fest.

Schritt 8: Mehr Verkabelung

Bringen Sie schwarze Erdungsdrähte zwischen der 2-poligen Buchse, dem Erdungsstift am Kondensator und einem der Motorstifte an. Es ist wichtig, dass die Verbindung zwischen dem Massestift an der Buchse und dem Superkondensator korrekt ist. Wenn Sie es umkehren und den Kondensator rückwärts aufladen, können sehr schlimme Dinge passieren. Also … überprüfen Sie dies und stellen Sie sicher, dass Sie es richtig machen. Beim Einstecken des Steckers sollte der Massepin mit dem Pin mit der negativen Markierung des Kondensators verbunden werden. Wenn Sie sich absolut sicher sind, dass Sie die Masseverbindungen richtig gemacht haben, löten Sie einen roten Draht zwischen dem mittleren Stift des Schalters und dem positiven Stift des Kondensators. Löten Sie auch ein rotes Kabel zwischen einem der äußeren Stifte am Schalter und dem Motor. Zum Schluss löten Sie ein Kabel um das Gehäuse des Motors. Dieser sollte mit nichts elektrisch verbunden sein. Es hält nur den Motor in Position.

Schritt 9: Ladewiderstand

Löten Sie einen 100-Ohm-Widerstand zwischen dem Spannungsstift an der Netzbuchse und dem unbenutzten Stift am Schalter. Dieser Widerstand wird zum Laden verwendet. Wenn wir den Widerstand nicht verwendet haben, versucht der Superkondensator, so viel Strom wie möglich aus dem Ladegerät zu ziehen. Dieser plötzliche Anstieg ist im Wesentlichen wie ein kurzer Draht und kann ihn möglicherweise beschädigen oder, wenn er über eine Schutzschaltung verfügt, überhaupt nichts tun. Der von uns verwendete Widerstand wurde nach dem Ohmschen Gesetz berechnet. Um auf der sicheren Seite zu sein, habe ich den Wert leicht erhöht, da Widerstände nicht perfekt sind und es nicht schaden kann, ein bisschen mehr zu haben. Der hier verwendete Superkondensator hat aber einen relativ hohen Innenwiderstand. Dies bedeutet, dass er nicht so schnell Strom aus einer Ladung zieht wie ein normaler Superkondensator. Tatsächlich dauert das Aufladen außergewöhnlich lange (etwa eine Stunde im Gegensatz zu 10 Sekunden). Der von uns verwendete Widerstand ist möglicherweise nicht erforderlich und kann die Ladezeiten tatsächlich etwas verlangsamen. Nichtsdestotrotz habe ich den Widerstand eingefügt, falls sich jemand für die Verwendung eines anderen Superkondensators entscheidet. Sie fragen sich vielleicht, warum ich mich für diesen entschieden habe, wenn er so langsam auflädt. Nun, es hat eine Leistung von 15 F und ist ein Bruchteil der Größe normaler Superkondensatoren. Grundsätzlich hält diese kleine Kappe 3x mehr Leistung als ein Superkondensator, der 5x so groß ist. Das Aufladen kann eine Weile dauern, aber es kann relativ lange laufen.

Schritt 10: Drähte schneiden

Schneiden Sie vier 4-Zoll-Vollkerndrähte ab, die als Beine des Roboters verwendet werden sollen.

Schritt 11: Befestigen Sie die Beine

Löten Sie beide Enden jedes Drahtes in die Ecken der Platine, um vier Drahtschleifen zu erstellen. Diese sollten nicht mit realen Bauteilen auf der Platine elektrisch verbunden sein.

Schritt 12: Formen Sie die Beine

Formen Sie alle vier Drähte nach Belieben zu Beinen. Ich habe jedem einen kleinen Schlaufenfuß gegeben, aber vielleicht gibt es ein anderes Design, das besser funktionieren könnte. Fühlen Sie sich frei, mit Form und Ästhetik zu experimentieren. Es gibt keine wirklich richtige Antwort.

Schritt 13: Bestimmen Sie die Polarität

Wir werden einen 'Wandwarzen' AC-DC-Wandler verwenden, um den Vibrobot aufzuladen. Dazu müssen wir zunächst die Polarität des mit der Wandwarze verbundenen Steckers bestimmen, um festzustellen, welches Ende positiv und welches geerdet ist. Stecken Sie den 2-Draht-Adapter in die Buchse am Ende des Kabels. Verwenden Sie die Spannungseinstellung Ihres Multimeters, um die vom Adapter ausgehende Spannung zu messen. Wenn Sie eine positive Spannung sehen, ist das mit der roten Sonde verbundene Kabel positiv und das mit der schwarzen Sonde verbundene Kabel ist Masse. Markieren Sie diese Drähte, um sie zu unterscheiden, wenn sie nicht bereits markiert sind.

Schritt 14: Anschluss

Löten Sie die Metallbuchsen für die 2-polige Buchse auf das Ende jedes Drahtes des 2-Draht-Netzteils. Notieren Sie sich die Ausrichtungslasche am Stecker. Wenn die Ausrichtungslasche zu Ihnen zeigt und der Stecker nach oben zeigt, sollte Masse links und Strom rechts sein. Drücken Sie die Metallzungen am Ende jedes Stifts zusammen und stecken Sie dann beide in die richtige Buchse des Steckers, indem Sie sie fest drücken. Wenn Sie sich nicht sicher sind, können Sie das Netzteil einstecken und mit dem Multimeter messen, um sicherzustellen, dass Sie es haben es richtig.

Schritt 15: Laden Sie es auf

Stellen Sie zum Aufladen sicher, dass sich der Schalter in der Ladeposition befindet (d. h. der Motor läuft nicht) und stecken Sie die Wandwarze in die Steckdose. Sie können es so lange am Ladegerät angeschlossen lassen, wie Sie möchten. Der Kondensator hört auf, Strom zu ziehen, sobald er aufgeladen ist und ist in Ordnung. Kondensatoren sind nicht wie Batterien, deren Haltbarkeit verkürzt wird, wenn Sie sie zu lange ohne Schutzschaltung laden lassen.

Schritt 16: Solar

Wenn Sie Ihren Roboter vom Netz nehmen möchten, können Sie ein kleines Solarpanel hinzufügen, um den Kondensator aufzuladen, wenn der Motor nicht verwendet wird. Diese Ergänzung ist optional.

Schritt 17: Erweitern der Schaltung

Um diese Schaltung solarbetrieben zu machen, müssen wir zwei zusätzliche Komponenten hinzufügen, ein Solarpanel und eine Diode. Das Solarpanel sollte für eine geringere Spannung als der Kondensator ausgelegt und parallel zum Kondensator geschaltet werden. Da unser Kondensator für 5,6 V ausgelegt ist, sollte die Verwendung eines 4 V-Solarpanels zum Aufladen sicher sein. Wir müssen auch eine Diode zum Stromkreis zwischen der positiven Leitung am Solarpanel und dem Kondensator hinzufügen. Machen Sie sich noch nicht zu viele Gedanken darüber, was Dioden sind. Sie werden in einer zukünftigen Lektion noch viel ausführlicher besprochen. Zur Zeit, Sie müssen nur wissen, dass die Diode nur verhindert, dass Strom vom Kondensator rückwärts durch das Solarpanel fließt, wenn kein Sonnenlicht darauf trifft.

Schritt 18: Hinzufügen einer Diode

Verbinden Sie einfach das Ende der Diode mit dem Streifen mit dem Pin am Schalter, an dem der 100-Ohm-Widerstand angeschlossen ist. Verbinden Sie den anderen Diodenstift mit einem nicht verwendeten Lötpad auf der Platine.

Schritt 19: Verkabelung des Solarpanels

Befestigen Sie einen roten Vollkerndraht am Pluspol des Solarpanels und einen schwarzen Draht an den Minuspol. Der Grund, warum wir den vorhandenen Draht durch Vollkerndrähte ersetzen, ist, dass diese neuen steiferen Drähte das Solarpanel aufrecht über dem halten Oberfläche des Brettes.

Schritt 20: Verbinden Sie das Solarpanel

Verbinden Sie das rote Kabel vom Solarpanel mit dem unbenutzten Pin der Diode. Verbinden Sie das schwarze Kabel vom Solarpanel mit einem der anderen Masseanschlüsse auf der Platine. Ihr Roboter wird jetzt mit erneuerbarer Energie betrieben. Jetzt ist es an der Zeit, Ihren Roboter einzuschalten und loszulassen.

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