Supercondensatore Vibrobot: 20 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Per questo progetto sfrutteremo i supercondensatori per alimentare un vibrobot. In altre parole, utilizzeremo condensatori da 15F per alimentare i motori vibranti per creare robot che si muovano attraverso le vibrazioni. Il modello base ha un interruttore on/off e una porta di ricarica per consentirne la ricarica tra un utilizzo e l'altro. La versione più avanzata include anche una piccola cella solare per essere caricata dal sole quando non viene utilizzata. Per saperne di più sui condensatori, dai un'occhiata alla Classe Elettronica. E se dovessi avere dei robot nel cervello, anch'io ho una classe di robot!

Passaggio 1: materiali

Per il progetto di questa lezione avrai bisogno di:

(x1) Supercondensatore 15F (x1) Resistenza da 100 ohm (x1) Motore vibrante (x1) Scheda a circuito stampato (x1) Interruttore SPDT a foro passante (x1) JST-XHP Set di connettori maschio e femmina a 2 pin (x1) Alimentazione a 2 fili adattatore (x1) Tensione di alimentazione regolabile Opzionale: (x1) Pannello solare 4V (x1) Diodo 1N4001

(Nota che alcuni dei link in questa pagina sono link di affiliazione. Questo non cambia il costo dell'articolo per te. Reinvesto qualunque ricavato ricevo nella realizzazione di nuovi progetti. Se desideri suggerimenti per fornitori alternativi, per favore fammi sapere.)

Passaggio 2: il circuito

Il circuito del vibrobot è abbastanza semplice. C'è la potenza di ricarica che ha una connessione di alimentazione e terra. La massa viene collegata al condensatore e al motore. L'ingresso di alimentazione va a un interruttore SPDT tramite un resistore di limitazione della corrente da 100 ohm. L'interruttore SPFT commuta il collegamento positivo del condensatore tra il caricabatterie e il motore. In questo modo, consente al condensatore di essere caricato dalla porta di ingresso o di alimentare il motore.

Passaggio 3: collegare il condensatore

Iniziamo il circuito saldando il supercondensatore in posizione. Notare che il condensatore ha una piastra metallica sul fondo collegata al pin di alimentazione. È necessario prestare particolare attenzione a non cortocircuitare accidentalmente l'alimentazione facendo toccare la parte inferiore del condensatore a qualsiasi riga del bus sulla scheda del circuito che potrebbe essere collegata a terra. Per evitare facilmente ciò, ho installato il mio condensatore con un angolo di 45 gradi a cavallo del centro della scheda. Questa disposizione assicura che un cortocircuito tra alimentazione e terra come questo probabilmente non accadrà.

Passaggio 4: installare il socket

La prossima cosa da installare è la presa femmina per la spina di alimentazione. Posizionalo sullo stesso lato della scheda del cavo di massa del condensatore. Posizionalo da qualche parte nel mezzo con il rientro per la linguetta della spina rivolto verso l'esterno lontano dalla scheda. Nota che ho qualcosa incastrato sotto la scheda nell'immagine della saldatura. Questo serve per tenere il componente in posizione mentre lo saldo.

Passaggio 5: cambia

Installare l'interruttore di accensione/spegnimento sul lato della scheda opposto alla presa del caricabatterie.

Passaggio 6: fili

Spellare circa un pollice di isolamento dall'estremità del cavo a nucleo solido. Collegare il cavo non isolato a uno dei terminali del motore vibrante. Ripetere questo processo per l'altro terminale.

Passaggio 7: filo nel motore

Posizionare il motore centrato sul bordo della tavola in modo che il suo contrappeso penda dal bordo. Inserire ciascun filo del motore attraverso una delle prese sui rispettivi lati del circuito stampato e saldarli in posizione.

Passaggio 8: più cablaggio

Collegare i fili di terra neri tra la presa femmina a 2 pin, il pin di terra sul condensatore e uno dei pin del motore. È fondamentale che il collegamento tra il pin di terra sulla presa e il supercondensatore sia corretto. Se dovessi invertirlo e caricare il condensatore all'indietro, possono succedere cose molto brutte. Quindi … ricontrolla questo e assicurati di averlo corretto. Quando la spina è inserita, il pin di terra deve essere collegato al pin con il segno negativo sul condensatore. Una volta che sei assolutamente sicuro di aver eseguito correttamente i collegamenti a terra, salda un filo rosso tra il pin centrale dell'interruttore e il pin positivo del condensatore. Saldare anche un filo rosso tra uno dei pin esterni dell'interruttore e il motore. Infine, saldare un filo attorno al corpo del motore. Questo non dovrebbe essere collegato elettricamente a nulla. Tiene solo il motore in posizione.

Passaggio 9: resistenza di carica

Saldare un resistore da 100 ohm tra il pin di tensione sulla presa di alimentazione e il pin inutilizzato sull'interruttore. Questo resistore viene utilizzato per la ricarica. Se non abbiamo usato il resistore, il supercondensatore proverà a prelevare quanta più corrente possibile dal caricabatterie. Questo improvviso picco sarà essenzialmente come un filo corto e probabilmente lo danneggerà, o se ha un circuito di protezione, non fare nulla. Il resistore che stiamo usando è stato calcolato usando la legge di Ohm. Per essere sicuro, ho aumentato leggermente il valore poiché i resistori non sono perfetti e non guasta averne un po' di più. Detto questo, il particolare supercondensatore che viene utilizzato qui ha una resistenza interna relativamente elevata. Ciò significa che non assorbe energia da una carica alla velocità di un normale supercondensatore. La ricarica richiede infatti un tempo eccezionalmente lungo (circa un'ora contro 10 secondi). Il resistore che stiamo utilizzando potrebbe non essere necessario e potrebbe effettivamente rallentare un po' i tempi di ricarica. Tuttavia, ho incluso il resistore nel caso in cui qualcuno decida di utilizzare un supercondensatore diverso. Potresti chiederti perché ho scelto di usare questo se si carica così lentamente. Bene, contiene 15F di potenza ed è una frazione delle dimensioni dei normali supercondensatori. Fondamentalmente, questo piccolo cappuccio contiene 3 volte più potenza di un supercondensatore che è 5 volte più grande. Potrebbe volerci un po' di tempo per caricarsi, ma può funzionare per un tempo relativamente lungo.

Passaggio 10: tagliare i fili

Taglia quattro fili a nucleo solido da 4 pollici da utilizzare come gambe del robot.

Passaggio 11: attaccare le gambe

Saldare entrambe le estremità di ciascun filo negli angoli del circuito stampato per creare quattro anelli di filo. Questi non devono essere collegati elettricamente a nessun componente effettivo sulla scheda del circuito.

Passaggio 12: modellare le gambe

Forma tutti e quattro i fili in gambe come meglio credi. Ho dato a ciascuno dei piedini ad anello, ma forse c'è un altro design che potrebbe funzionare meglio. Sentiti libero di sperimentare con la forma e l'estetica. Non esiste una vera risposta giusta.

Passaggio 13: determinare la polarità

Utilizzeremo un convertitore da CA a CC "a parete" per caricare il vibrobot. Per fare ciò, dobbiamo prima determinare la polarità della spina collegata alla verruca a muro per determinare quale estremità è positiva e quale è massa. Collegare l'adattatore a 2 fili alla presa all'estremità del cavo. Utilizzare l'impostazione della tensione sul multimetro per misurare la tensione che esce dall'adattatore. Se vedi una tensione positiva, il filo collegato alla sonda rossa è positivo e il filo collegato alla sonda nera è massa. Segna questi fili per distinguerli se non sono già contrassegnati.

Passaggio 14: connettore

Saldare le prese metalliche per il connettore femmina a 2 pin all'estremità di ciascun filo dell'adattatore di alimentazione a 2 fili. Prendere nota della linguetta di allineamento sulla spina. Se la linguetta di allineamento è rivolta verso di te e il connettore è rivolto verso l'alto, la massa dovrebbe essere a sinistra e l'alimentazione dovrebbe essere a destra. Comprimi le linguette metalliche all'estremità di ciascun pin e quindi inserisci entrambi nella presa corretta della spina premendole saldamente. Se non sei sicuro, puoi collegare l'alimentatore e misurare con il multimetro per assicurarti di aver è giusto.

Passaggio 15: caricalo

Per caricarlo, assicurati che l'interruttore sia in posizione di carica (cioè il motore non è in funzione) e collega la verruca a muro alla presa. Puoi lasciarlo collegato al caricabatterie per tutto il tempo che desideri. Il condensatore smetterà di assorbire energia una volta caricato e andrà bene. I condensatori non sono come le batterie la cui durata di conservazione diminuisce se vengono lasciate in carica troppo a lungo senza circuiti di protezione.

Passaggio 16: solare

Se vuoi togliere il tuo robot dalla rete, puoi aggiungere un piccolo pannello solare per caricare il condensatore quando il motore non è in uso. Questa aggiunta è facoltativa.

Passaggio 17: espansione del circuito

Per rendere questo circuito alimentato a energia solare, dobbiamo aggiungere due componenti aggiuntivi, un pannello solare e un diodo. Il pannello solare dovrebbe essere valutato per una tensione inferiore rispetto al condensatore e posizionato in parallelo con il condensatore. Poiché il nostro condensatore è valutato per 5,6 V, l'utilizzo di un pannello solare da 4 V dovrebbe essere sicuro per caricarlo. Avremo anche bisogno di aggiungere un diodo al circuito tra il cavo positivo sul pannello solare e il condensatore. Non preoccuparti ancora troppo di cosa sono i diodi. Saranno discussi molto più avanti in una lezione futura. Per adesso, devi solo sapere che tutto ciò che fa il diodo è impedire che l'elettricità dal condensatore fluisca all'indietro attraverso il pannello solare quando non c'è luce solare che lo colpisce.

Passaggio 18: aggiunta di un diodo

Basta collegare l'estremità del diodo con la striscia al pin dell'interruttore a cui è collegata la resistenza da 100 ohm. Collegare l'altro pin del diodo a qualsiasi pad di saldatura inutilizzato sulla scheda.

Passaggio 19: cablaggio del pannello solare

Attacca un filo rosso a nucleo solido al terminale positivo sul pannello solare e un filo nero al negativo. Il motivo per cui stiamo sostituendo il filo esistente con fili a nucleo solido è perché questi nuovi fili più rigidi manterranno il pannello solare in posizione verticale sopra il superficie della tavola.

Passaggio 20: collegare il pannello solare

Collegare insieme il filo rosso dal pannello solare al pin inutilizzato sul diodo. Collegare il filo nero dal pannello solare a una qualsiasi delle altre connessioni a terra sulla scheda. Il tuo robot ora è alimentato da energia rinnovabile. Ora è il momento di accendere il tuo robot e lasciarlo andare.

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