Supercapacitor Vibrobot: 20 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

สำหรับโครงการนี้ เราจะใช้ประโยชน์จาก supercapacitors เพื่อขับเคลื่อนไวโบร็อต กล่าวอีกนัยหนึ่ง เรากำลังจะใช้ตัวเก็บประจุ 15F เพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์สั่นเพื่อสร้างหุ่นยนต์ที่เคลื่อนที่ผ่านการสั่นสะเทือน รุ่นพื้นฐานมีสวิตช์เปิด/ปิดและพอร์ตชาร์จเพื่อให้สามารถชาร์จระหว่างการใช้งานได้ รุ่นขั้นสูงยังมีเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเล็กเพื่อให้ชาร์จโดยดวงอาทิตย์เมื่อไม่ได้ใช้งาน หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับตัวเก็บประจุ โปรดดูที่ Electronics Class และหากคุณมีหุ่นยนต์ในสมอง ฉันก็มี Robots Class ด้วย!

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุ

สำหรับโครงงานของบทเรียนนี้ คุณจะต้อง:

(x1) ตัวเก็บประจุยิ่งยวด 15F (x1) ตัวต้านทาน 100 โอห์ม (x1) มอเตอร์สั่น (x1) แผงวงจร (x1) สวิตช์เจาะทะลุ SPDT (x1) JST-XHP ชุดคอนเนคเตอร์ตัวผู้และตัวเมีย 2 ขา (x1) กำลังไฟ 2 สาย อะแดปเตอร์ (x1) การจ่ายแรงดันไฟแบบปรับได้ อุปกรณ์เสริม: (x1) แผงโซลาร์เซลล์ 4V (x1) 1N4001 diode

(โปรดทราบว่าลิงก์บางลิงก์ในหน้านี้เป็นลิงก์ในเครือ ซึ่งจะไม่เปลี่ยนต้นทุนของรายการให้คุณ ฉันนำเงินที่ได้รับไปลงทุนใหม่เพื่อสร้างโครงการใหม่ หากคุณต้องการคำแนะนำสำหรับซัพพลายเออร์รายอื่น โปรดแจ้งให้ฉันทราบ ทราบ.)

ขั้นตอนที่ 2: วงจร

วงจรไวโบรบอทค่อนข้างตรงไปตรงมา มีไฟชาร์จที่ต่อไฟและสายดิน กราวด์เชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุและมอเตอร์ อินพุตพลังงานไปที่สวิตช์ SPDT ผ่านตัวต้านทานจำกัดกระแส 100 โอห์ม สวิตช์ SPFT สลับการเชื่อมต่อเชิงบวกของตัวเก็บประจุระหว่างเครื่องชาร์จและมอเตอร์ ด้วยวิธีนี้จะช่วยให้ตัวเก็บประจุสามารถชาร์จโดยพอร์ตอินพุตหรือจ่ายไฟให้กับมอเตอร์

ขั้นตอนที่ 3: แนบ Capacitor

มาเริ่มแผงวงจรกันด้วยการบัดกรี supercapacitor เข้าที่ สังเกตว่าตัวเก็บประจุมีแผ่นโลหะที่ด้านล่างเชื่อมต่อกับขาจ่ายไฟ คุณต้องระมัดระวังเป็นพิเศษเพื่อไม่ให้ไฟฟ้าลัดวงจรโดยให้ด้านล่างของตัวเก็บประจุสัมผัสกับแถวรถบัสบนแผงวงจรที่อาจเชื่อมต่อกับกราวด์ เพื่อป้องกันสิ่งนี้ได้ง่าย ฉันจึงติดตั้งตัวเก็บประจุโดยทำมุม 45 องศาโดยคร่อมตรงกลางกระดาน การจัดเรียงนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะไม่มีช่วงเวลาสั้น ๆ ระหว่างกำลังไฟฟ้ากับกราวด์เช่นนี้

ขั้นตอนที่ 4: ติดตั้ง Socket

สิ่งต่อไปที่จะติดตั้งคือเต้ารับตัวเมียสำหรับปลั๊กไฟ วางสิ่งนี้ไว้ที่ด้านเดียวกับกราวด์ของตัวเก็บประจุ วางไว้ตรงกลางโดยให้ช่องของปลั๊กหันออกด้านนอกจากบอร์ด โปรดทราบว่ามีบางอย่างติดอยู่ใต้บอร์ดในภาพการบัดกรี นี่คือการยึดส่วนประกอบให้เข้าที่ในขณะที่ฉันประสานมัน

ขั้นตอนที่ 5: สลับ

ติดตั้งสวิตช์เปิด/ปิดที่ด้านข้างของบอร์ดตรงข้ามกับช่องเสียบเครื่องชาร์จ

ขั้นตอนที่ 6: สายไฟ

ดึงฉนวนออกจากปลายลวดแกนแข็งประมาณหนึ่งนิ้ว ติดลวดที่ไม่มีฉนวนเข้ากับขั้วใดขั้วหนึ่งของมอเตอร์สั่น ทำขั้นตอนนี้ซ้ำสำหรับเทอร์มินัลอื่น

ขั้นตอนที่ 7: ต่อสายไฟในมอเตอร์

วางมอเตอร์ไว้ตรงกลางขอบกระดานโดยให้น้ำหนักถ่วงห้อยอยู่เหนือขอบ เสียบสายมอเตอร์แต่ละเส้นผ่านซ็อกเก็ตด้านใดด้านหนึ่งของแผงวงจร แล้วบัดกรีให้เข้าที่

ขั้นตอนที่ 8: การเดินสายเพิ่มเติม

ต่อสายกราวด์สีดำระหว่างซ็อกเก็ตตัวเมีย 2 พิน พินกราวด์บนตัวเก็บประจุ และหมุดมอเตอร์ตัวใดตัวหนึ่ง จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเชื่อมต่อระหว่างพินกราวด์บนซ็อกเก็ตและตัวเก็บประจุยิ่งยวดให้ถูกต้อง หากคุณต้องย้อนกลับและชาร์จตัวเก็บประจุแบบย้อนกลับ สิ่งเลวร้ายอาจเกิดขึ้นได้ ดังนั้น… ตรวจสอบอีกครั้งและตรวจดูให้แน่ใจว่าคุณกำลังแก้ไขให้ถูกต้อง เมื่อเสียบปลั๊กแล้ว ควรต่อสายกราวด์กับพินด้วยเครื่องหมายลบบนตัวเก็บประจุ เมื่อคุณแน่ใจแล้วว่าการต่อกราวด์ถูกต้องแล้ว ให้บัดกรีลวดสีแดงระหว่างพินกลางบนสวิตช์และพินบวกบนตัวเก็บประจุ บัดกรีลวดสีแดงระหว่างหมุดด้านนอกตัวใดตัวหนึ่งบนสวิตช์และมอเตอร์ สุดท้าย บัดกรีลวดรอบๆ ตัวมอเตอร์ สิ่งนี้ไม่ควรเชื่อมต่อกับสิ่งใด มันแค่ยึดมอเตอร์ให้เข้าที่

ขั้นตอนที่ 9: ตัวต้านทานการชาร์จ

ประสานตัวต้านทาน 100 โอห์มระหว่างพินแรงดันไฟฟ้าบนเต้ารับไฟฟ้าและพินที่ไม่ได้ใช้บนสวิตช์ ตัวต้านทานนี้ใช้สำหรับชาร์จ ถ้าเราไม่ได้ใช้ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุยิ่งยวดจะพยายามดึงกระแสไฟให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้จากเครื่องชาร์จ ไฟกระชากอย่างกะทันหันนี้โดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกับสายไฟสั้นและอาจสร้างความเสียหายได้ หรือหากมีวงจรป้องกัน ก็ไม่ต้องทำอะไรเลย ตัวต้านทานที่เราใช้คำนวณโดยใช้กฎของโอห์ม เพื่อความปลอดภัย ฉันเพิ่มค่าขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากตัวต้านทานไม่สมบูรณ์แบบ และไม่สามารถทำร้ายได้อีกเล็กน้อย จากทั้งหมดที่กล่าวมา ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์เฉพาะที่ใช้ที่นี่มีความต้านทานภายในค่อนข้างสูง สิ่งนี้หมายความว่ามันไม่ได้ดึงพลังงานจากประจุเร็วเท่ากับซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ทั่วไป อันที่จริง การชาร์จใช้เวลานานเป็นพิเศษ (ประมาณหนึ่งชั่วโมงเมื่อเทียบกับ 10 วินาที) ตัวต้านทานที่เราใช้อยู่อาจไม่จำเป็นและอาจทำให้เวลาในการชาร์จช้าลงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ฉันได้รวมตัวต้านทานไว้ในกรณีที่มีคนตัดสินใจใช้ supercapacitor ตัวอื่น คุณอาจสงสัยว่าทำไมฉันถึงเลือกใช้ตัวต้านทานนี้ถ้ามันชาร์จช้ามาก มันมีกำลัง 15F และมีขนาดเพียงเศษเสี้ยวของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ทั่วไป โดยพื้นฐานแล้ว ฝาปิดเล็กๆ นี้มีพลังมากกว่า 3 เท่าของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ที่มีขนาด 5 เท่า อาจใช้เวลาสักครู่ในการชาร์จ แต่สามารถทำงานได้ค่อนข้างนาน

ขั้นตอนที่ 10: ตัดสาย

ตัดลวดแกนแข็งขนาด 4 นิ้วสี่เส้นเพื่อใช้เป็นขาของหุ่นยนต์

ขั้นตอนที่ 11: แนบขา

ประสานปลายทั้งสองของลวดแต่ละเส้นเข้าที่มุมของแผงวงจรเพื่อสร้างห่วงลวดสี่เส้น สิ่งเหล่านี้ไม่ควรเชื่อมต่อด้วยไฟฟ้ากับส่วนประกอบจริงบนแผงวงจร

ขั้นตอนที่ 12: รูปร่างขา

มัดสายไฟทั้งสี่ให้เป็นขาตามที่เห็นสมควร ฉันให้ตีนตะขาบเล็ก ๆ แต่ละอัน แต่อาจมีการออกแบบอื่นที่อาจทำงานได้ดีกว่า รู้สึกอิสระที่จะทดลองกับรูปแบบและความสวยงาม ไม่มีคำตอบที่ถูกต้องที่แท้จริง

ขั้นตอนที่ 13: กำหนดขั้ว

เราจะใช้ตัวแปลง AC เป็น DC 'หูดที่ผนัง' เพื่อชาร์จไวโบร็อต ในการทำเช่นนี้ เราต้องกำหนดขั้วของปลั๊กที่เชื่อมต่อกับหูดที่ผนังก่อนเพื่อตรวจสอบว่าปลายด้านใดเป็นค่าบวกและส่วนใดเป็นกราวด์ เสียบอะแดปเตอร์ 2 สายเข้ากับซ็อกเก็ตที่ปลายสาย ใช้การตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าบนมัลติมิเตอร์ของคุณเพื่อวัดแรงดันไฟที่ออกมาจากอะแดปเตอร์ หากคุณเห็นแรงดันไฟฟ้าเป็นบวก แสดงว่าสายที่เชื่อมต่อกับโพรบสีแดงเป็นค่าบวก และสายที่เชื่อมต่อกับโพรบสีดำเป็นกราวด์ ทำเครื่องหมายสายเหล่านี้เพื่อแยกความแตกต่างหากยังไม่ได้ทำเครื่องหมาย

ขั้นตอนที่ 14: ตัวเชื่อมต่อ

บัดกรีซ็อกเก็ตโลหะสำหรับขั้วต่อตัวเมีย 2 ขาที่ปลายสายแต่ละเส้นของอะแดปเตอร์แปลงไฟแบบ 2 สาย จดแท็บการจัดตำแหน่งบนปลั๊ก หากแถบการจัดตำแหน่งหันเข้าหาคุณและขั้วต่อหันขึ้น ให้กราวด์อยู่ด้านซ้ายและกำลังไฟควรอยู่ทางขวา บีบแถบโลหะที่ปลายหมุดแต่ละอัน จากนั้นเสียบทั้งสองเข้ากับเต้ารับที่เหมาะสมของปลั๊กโดยกดให้แน่น หากคุณไม่มั่นใจ คุณสามารถเสียบอะแดปเตอร์แปลงไฟและวัดด้วยมัลติมิเตอร์เพื่อให้แน่ใจว่าคุณได้รับ มันถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 15: ชาร์จมัน

ในการชาร์จ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสวิตช์อยู่ในตำแหน่งการชาร์จ (เช่น มอเตอร์ไม่ทำงาน) และเสียบหูดที่ผนังเข้ากับเต้ารับ คุณสามารถเสียบปลั๊กไว้กับเครื่องชาร์จได้นานเท่าที่คุณต้องการ ตัวเก็บประจุจะหยุดดึงพลังงานเมื่อชาร์จแล้วและใช้ได้ ตัวเก็บประจุไม่เหมือนแบตเตอรี่ที่อายุการเก็บรักษาลดลงหากคุณปล่อยให้ชาร์จนานเกินไปโดยไม่มีวงจรป้องกัน

ขั้นตอนที่ 16: Solar

หากคุณต้องการนำหุ่นยนต์ออกจากกริด คุณสามารถเพิ่มแผงโซลาร์เซลล์ขนาดเล็กเพื่อชาร์จตัวเก็บประจุเมื่อไม่ได้ใช้งานมอเตอร์ การเพิ่มนี้เป็นทางเลือก

ขั้นตอนที่ 17: ขยายวงจร

ในการทำให้วงจรนี้ขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ เราจำเป็นต้องเพิ่มส่วนประกอบเพิ่มเติมอีก 2 ชิ้นคือ แผงโซลาร์เซลล์และไดโอด แผงโซลาร์เซลล์ควรได้รับการจัดอันดับสำหรับแรงดันไฟฟ้าน้อยกว่าตัวเก็บประจุ และวางขนานกับตัวเก็บประจุ เนื่องจากตัวเก็บประจุของเราได้รับการจัดอันดับที่ 5.6V การใช้แผงโซลาร์เซลล์ 4V จึงน่าจะปลอดภัยสำหรับการชาร์จ เราจะต้องเพิ่มไดโอดลงในวงจรระหว่างตะกั่วที่เป็นบวกบนแผงโซลาร์เซลล์และตัวเก็บประจุ อย่าเพิ่งกังวลมากเกินไปว่าไดโอดคืออะไร พวกเขาจะอภิปรายเพิ่มเติมในบทเรียนต่อไป สำหรับตอนนี้, คุณเพียงแค่ต้องรู้ว่าไดโอดทั้งหมดทำคือป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าจากตัวเก็บประจุไหลย้อนกลับผ่านแผงโซลาร์เซลล์เมื่อไม่มีแสงแดดส่องกระทบ

ขั้นตอนที่ 18: การเพิ่ม Diode

เพียงเชื่อมต่อปลายไดโอดกับแถบกับหมุดบนสวิตช์ที่ต่อตัวต้านทาน 100 โอห์ม ต่อขาไดโอดอีกอันเข้ากับแผ่นบัดกรีที่ไม่ได้ใช้บนบอร์ด

ขั้นตอนที่ 19: การเดินสายไฟแผงโซลาร์เซลล์

ติดลวดแกนแข็งสีแดงเข้ากับขั้วบวกบนแผงโซลาร์เซลล์และลวดสีดำเข้ากับขั้วลบ เหตุผลที่เราเปลี่ยนลวดที่มีอยู่ด้วยสายแกนแข็งเนื่องจากสายไฟที่แข็งขึ้นใหม่เหล่านี้จะยึดแผงโซลาร์เซลล์ให้ตั้งตรงเหนือ พื้นผิวของกระดาน

ขั้นตอนที่ 20: เชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์

เชื่อมต่อสายสีแดงจากแผงโซลาร์เซลล์เข้ากับพินที่ไม่ได้ใช้บนไดโอดเข้าด้วยกัน ต่อสายสีดำจากแผงโซลาร์เซลล์เข้ากับจุดต่อกราวด์อื่นๆ บนบอร์ด หุ่นยนต์ของคุณใช้พลังงานหมุนเวียน ตอนนี้ถึงเวลาเปิดหุ่นยนต์ของคุณและปล่อยให้มันหลุดออกไป

คุณพบว่าสิ่งนี้มีประโยชน์ สนุก หรือสนุกสนานหรือไม่ ติดตาม @madeineuphoria เพื่อดูโครงการล่าสุดของฉัน