Supercondensateur Vibrobot : 20 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Pour ce projet nous allons profiter de supercondensateurs pour alimenter un vibrobot. En d'autres termes, nous allons utiliser des condensateurs 15F pour alimenter des moteurs vibrants afin de fabriquer des robots qui se déplacent par vibrations. Le modèle de base dispose d'un interrupteur marche/arrêt et d'un port de charge pour lui permettre d'être rechargé entre les utilisations. La version la plus avancée comprend également une petite cellule solaire pour qu'elle soit chargée par le soleil lorsqu'elle n'est pas utilisée. Pour en savoir plus sur les condensateurs, consultez la classe d'électronique. Et si vous avez des robots dans le cerveau, j'ai aussi une classe de robots !

Étape 1: Matériaux

Pour le projet de cette leçon, vous aurez besoin de:

(x1) Supercondensateur 15F (x1) Résistance de 100 ohms (x1) Moteur vibrant (x1) Carte de circuit imprimé (x1) Commutateur SPDT traversant (x1) Jeu de connecteurs mâle et femelle 2 broches JST-XHP (x1) Alimentation 2 fils adaptateur (x1) Alimentation en tension réglable En option: (x1) Panneau solaire 4V (x1) Diode 1N4001

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Étape 2: le circuit

Le circuit du vibrobot est assez simple. Il y a la puissance de charge qui a une connexion d'alimentation et de terre. La terre est connectée au condensateur et au moteur. L'entrée d'alimentation va à un commutateur SPDT via une résistance de limitation de courant de 100 ohms. Le commutateur SPFT bascule la connexion positive du condensateur entre le chargeur et le moteur. De cette façon, il permet au condensateur soit d'être chargé par le port d'entrée, soit d'alimenter le moteur.

Étape 3: Fixez le condensateur

Commençons le circuit imprimé en soudant le supercondensateur en place. Notez que le condensateur a une plaque métallique en bas connectée à la broche d'alimentation. Vous devez faire particulièrement attention à ne pas court-circuiter accidentellement l'alimentation en faisant en sorte que le bas du condensateur touche les lignes de bus de la carte de circuit imprimé qui pourraient être connectées à la terre. Pour éviter cela facilement, j'ai installé mon condensateur à un angle de 45 degrés à cheval sur le centre de la carte. Cet arrangement garantit qu'un court-circuit entre l'alimentation et la terre comme celui-ci ne se produira probablement pas.

Étape 4: Installez la prise

La prochaine chose à installer est la prise femelle pour la prise d'alimentation. Placez-le du même côté de la carte que le fil de terre du condensateur. Placez-le quelque part au milieu avec l'encoche pour la languette de la fiche tournée vers l'extérieur, à l'opposé de la carte. Notez que j'ai quelque chose de coincé sous la carte dans l'image de soudure. C'est pour maintenir le composant en place pendant que je le soude.

Étape 5: Basculer

Installez l'interrupteur marche/arrêt sur le côté de la carte opposé à la prise du chargeur.

Étape 6: Fils

Dénudez environ un pouce d'isolant à l'extrémité du fil à âme pleine. Fixez le fil non isolé à l'une des bornes du moteur vibrant. Répétez ce processus pour l'autre terminal.

Étape 7: Branchez le moteur

Placez le moteur centré sur le bord de la planche de telle sorte que son contrepoids pende au-dessus du bord. Insérez chaque fil du moteur à travers l'une des prises sur leurs côtés respectifs de la carte de circuit imprimé et soudez-les en place.

Étape 8: Plus de câblage

Fixez les fils de terre noirs entre la prise femelle à 2 broches, la broche de terre du condensateur et l'une des broches du moteur. Il est essentiel que la connexion entre la broche de masse de la prise et le supercondensateur soit correcte. Si vous deviez l'inverser et charger le condensateur à l'envers, de très mauvaises choses peuvent arriver. Alors… vérifiez cela et assurez-vous que tout est correct. Lorsque la fiche est insérée, la broche de terre doit être câblée à la broche avec le marquage négatif sur le condensateur. Une fois que vous êtes absolument sûr que les connexions à la terre sont correctes, soudez un fil rouge entre la broche centrale du commutateur et la broche positive du condensateur. Soudez également un fil rouge entre l'une des broches extérieures de l'interrupteur et le moteur. Enfin, soudez un fil autour du corps du moteur. Cela ne devrait pas être connecté électriquement à quoi que ce soit. Il maintient juste le moteur en place.

Étape 9: Résistance de charge

Soudez une résistance de 100 ohms entre la broche de tension de la prise de courant et la broche inutilisée de l'interrupteur. Cette résistance est utilisée pour la charge. Si nous n'avons pas utilisé la résistance, le supercondensateur essaiera de tirer autant de courant que possible du chargeur. Cette surtension soudaine ressemblera essentiellement à un fil court et pourrait l'endommager ou, s'il est doté d'un circuit de protection, ne rien faire du tout. La résistance que nous utilisons a été calculée en utilisant la loi d'Ohm. Par mesure de sécurité, j'ai légèrement augmenté la valeur car les résistances ne sont pas parfaites et cela ne peut pas faire de mal d'en avoir un peu plus. Cela dit, le supercondensateur particulier utilisé ici a une résistance interne relativement élevée. Cela signifie qu'il ne tire pas son énergie d'une charge aussi rapidement qu'un supercondensateur normal. En fait, le temps de charge est exceptionnellement long (environ une heure au lieu de 10 secondes). La résistance que nous utilisons n'est peut-être pas nécessaire et peut en fait ralentir un peu les temps de charge. Néanmoins, j'ai inclus la résistance au cas où quelqu'un déciderait d'utiliser un autre supercondensateur. Vous vous demandez peut-être pourquoi j'ai choisi d'utiliser celui-ci s'il se charge si lentement. Eh bien, il détient 15F de puissance et représente une fraction de la taille des supercondensateurs normaux. Fondamentalement, ce petit capuchon détient 3 fois plus de puissance qu'un supercondensateur 5 fois plus grand. La charge peut prendre un certain temps, mais elle peut fonctionner assez longtemps.

Étape 10: Coupez les fils

Coupez quatre fils à âme pleine de 4 à utiliser comme jambes du robot.

Étape 11: Fixez les jambes

Soudez les deux extrémités de chaque fil dans les coins du circuit imprimé pour créer quatre boucles de fil. Ceux-ci ne doivent pas être connectés électriquement à des composants réels sur la carte de circuit imprimé.

Étape 12: Formez les jambes

Formez les quatre fils en jambes comme bon vous semble. J'ai donné à chacun des petits pieds en boucle, mais il y a peut-être un autre design qui pourrait mieux fonctionner. N'hésitez pas à expérimenter avec la forme et l'esthétique. Il n'y a pas de vraie bonne réponse.

Étape 13: Déterminez la polarité

Nous allons utiliser un convertisseur AC/DC 'wall wart' pour charger le vibrobot. Pour ce faire, nous devons d'abord déterminer la polarité de la prise connectée à la verrue murale pour déterminer quelle extrémité est positive et laquelle est à la terre. Branchez l'adaptateur 2 fils dans la prise à l'extrémité du câble. Utilisez le réglage de tension de votre multimètre pour mesurer la tension sortant de l'adaptateur. Si vous voyez une tension positive, alors le fil connecté à la sonde rouge est positif et le fil connecté à la sonde noire est à la masse. Marquez ces fils pour les distinguer s'ils ne sont pas déjà marqués.

Étape 14: Connecteur

Soudez les douilles métalliques du connecteur femelle à 2 broches sur l'extrémité de chaque fil de l'adaptateur d'alimentation à 2 fils. Prenez note de la languette d'alignement sur la prise. Si la languette d'alignement est face à vous et que le connecteur pointe vers le haut, la terre doit être à gauche et l'alimentation doit être à droite. Compressez les languettes métalliques à l'extrémité de chaque broche, puis insérez les deux dans la prise appropriée de la fiche en les appuyant fermement. Si vous n'êtes pas sûr, vous pouvez brancher l'adaptateur secteur et mesurer avec le multimètre pour vous assurer que vous avez c'est bien.

Étape 15: chargez-le

Pour le charger, assurez-vous que l'interrupteur est en position de charge (c'est-à-dire que le moteur ne tourne pas) et branchez la verrue murale dans la prise. Vous pouvez le laisser branché sur le chargeur aussi longtemps que vous le souhaitez. Le condensateur cessera de consommer de l'énergie une fois chargé et tout ira bien. Les condensateurs ne sont pas comme des batteries dont la durée de vie est diminuée si vous les laissez charger trop longtemps sans circuit de protection.

Étape 16: Solaire

Si vous souhaitez retirer votre robot du réseau, vous pouvez ajouter un petit panneau solaire pour charger le condensateur lorsque le moteur n'est pas utilisé. Cet ajout est facultatif.

Étape 17: Agrandir le circuit

Pour rendre ce circuit alimenté à l'énergie solaire, nous devons ajouter deux composants supplémentaires, un panneau solaire et une diode. Le panneau solaire doit être conçu pour une tension inférieure à celle du condensateur et placé en parallèle avec le condensateur. Étant donné que notre condensateur est conçu pour 5,6 V, l'utilisation d'un panneau solaire 4 V devrait être sûre pour le charger. Nous devrons également ajouter une diode au circuit entre le fil positif du panneau solaire et le condensateur. Ne vous inquiétez pas encore trop de ce que sont les diodes. Ils seront discutés beaucoup plus loin dans une prochaine leçon. Pour l'instant, vous avez juste besoin de savoir que tout ce que la diode fait est d'empêcher l'électricité du condensateur de refluer à travers le panneau solaire lorsqu'il n'y a pas de soleil qui le frappe.

Étape 18: Ajout d'une diode

Connectez simplement l'extrémité de la diode avec la bande à la broche de l'interrupteur où la résistance de 100 ohms est connectée. Connectez l'autre broche de diode à n'importe quel plot de soudure inutilisé sur la carte.

Étape 19: Câblage du panneau solaire

Fixez un fil rouge à âme pleine à la borne positive du panneau solaire et un fil noir au négatif. La raison pour laquelle nous remplaçons le fil existant par des fils à âme pleine est que ces nouveaux fils plus rigides maintiendront le panneau solaire en place au-dessus du surface de la planche.

Étape 20: Connectez le panneau solaire

Connectez le fil rouge du panneau solaire à la broche inutilisée de la diode. Connectez le fil noir du panneau solaire à l'une des autres connexions à la terre de la carte. Votre robot est maintenant alimenté par une énergie renouvelable. Il est maintenant temps d'allumer votre robot et de le lâcher.

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