Dans ce projet, nous allons construire une éolienne petite, axe vertical, ou VAWT pour faire court. Ce ne sont pas aussi efficaces que leurs cousins de l’axe horizontal, mais elles sont mieux adaptées aux environnements urbains où vent peut provenir de différentes directions.

Normalement, quand vous donnez l’électricité à un moteur, il tourne. Le même est vrai dans le sens inverse : Si vous donnez à un moteur un essorage, il agit comme un générateur et crée l’électricité. La lanterne de vent utilisera l’énergie du vent pour tourner un moteur et l’énergie qui en résulte s’allume quelque lumière des diodes électroluminescentes (del) au sein de la base. La lanterne de vent utilisera cette électricité pour créer un indicateur vacillante et radieuse du vent.

LED, comme n’importe quel autres diodes, permettre actuelle s’écouler à travers eux que dans un sens. Moteurs pas à pas bipolaire ont deux bobines de fil. Le défi ici est de concevoir un circuit qui dirige l’énergie produite dans chaque bobine par une LED dans le bon sens, peu importe de quelle manière la lanterne vent tourne. Pour ce faire, nous allons construire un circuit redresseur pour un moteur pas à pas bipolaire.

Outils

• Outil d’ébavurage, comme McMaster 4289A35et/ou un dossier arrondi
• Scie à métaux, McMaster 4077A1
• Écrous à ailettes, McMaster 7324A18

• Moteur pas à pas, SparkFun ROB-09238
• Échappée en-têtes mâles
• Montage d’essai sans soudure
• Fils de raccordement
• Diodes(8), SparkFun COM-08589
• LED
• Condensateur, 1 000 μF
• Feuille d’acrylique, 1/4 po, 15 ~ × 30 en

• Aluminium, clignotant, 10 po x 2 pi
• Arbre à colliers, McMaster 57485 65 K5 mm alésage avec tige filetée
• Arbre collars(7), McMaster 6166K 251/2 po d’alésage avec vis de fixation
• Tube en aluminium, McMaster 1658T451/2 po de diamètre extérieur - 18 en longueur
• Manchon à bride bearing(2), McMaster 2938T121/2" diamètre de l’arbre
• Butée à billes ensemble cage, McMaster 5909K 31pour le diamètre de l’arbre en 1/2 avec deux correspondants rondelles (McMaster 5909 K 44)
• Standoffs(3), McMaster 92230A3504 en longueur, 1/4 po -20 vis d’une taille de threads
• Cap screws(6), McMaster 92230A350tête creuse, 1/4 po -20 filetage, 3/4 de longueur
• Washer(6), McMaster 92146A029pour 1/4 taille de vis de verrouillage
• Washer(6) plat, McMaster 92141A029pour 1/4 taille de vis
• M3 screws(4), 91292A024,40 mm de long
• M3 serrure washers(4), McMaster 92148A150
• M3 washers(4), McMaster 91116A120

Étape 1 — Prenez aluminium bâton

• Chaussez vos lunettes et couper une longueur de 18" de la tige en aluminium avec une scie à métaux. Utiliser un outil d’ébavurage ou un fichier à l’intérieur et à l’extérieur de l’extrémité de la tige pour lisser et évitez de couper vous-même.

• Assurez-vous que votre canne en aluminium s’adapte à travers les paliers manchon à bride, palier de butée et les rondelles et l’arbre de colliers. Regardez les tolérances de toutes les parties sur McMaster :

  • La tige en aluminium a un ±. 025" tolérance de diamètre extérieur, ce qui signifie il peut varier de 0,475" à 0,525". Les colliers d’axe ne donnent pas une tolérance pour leurs diamètres intérieurs. Les roulements de la bague d’entraînement dire +. 001" à +. 002" pour le diamètre intérieur. Cela signifie qu’ils seront entre 0,501" à 0,502". Le palier de butée dit 1/2"+ 0.002"à +0.007", qui signifie que le diamètre intérieur peut varier de 0,502" à 0,507". Les rondelles de butée ne donnent aucune tolérance pour le diamètre intérieur.

• Cela signifie que le diamètre extérieur de la tige d’aluminium doit être plus petite que la plus petite partie possible, qu'il a besoin pour s’adapter à, qui porte le manchon 0,501". Comme vous pouvez le voir ici, nous avons une bonne possibilité de chevauchement dans une direction qui dérange.

• Si votre canne en aluminium est trop grand pour le roulement de la manche, chaussez vos lunettes de sécurité, un masque antipoussières et des gants (poussière d’aluminium n’est pas bon pour vous). Prenez la tige d’aluminium avec du papier de verre et la tourner alors que vous êtes presser jusqu'à ce que vous voyez les poussières d’aluminium se détacher. Cela continue jusqu'à ce que la tige soit par le biais de tous les composants. Si vous avez la chance d’avoir accès à un tour, ça pourrait être un gain de temps si vous avez beaucoup d’aluminium de se raser. Un touret fonctionnera plus rapidement que le ponçage à la main, mais il sera plus difficile de maintenir la forme ronde de la tige.

Étape 2 — Commencer à assembler la base

Étape 3 — Partie Assemblée dans la base

• Installez l’un des paliers manchon à bride dans le trou central du disque de la base. La base est l’un sans les quatre trous pour monter le moteur.

• Reposer une rondelle de butée, palier de butée, puis l’autre rondelle de butée sur le dessus de la bride.

• Glisser la tige d’aluminium en du haut. Avant il frappe le manchon portant sur le fond, il doit glisser à travers l’autre manche portant, un collier d’arbre de 1/2 po, un engrenage découpées au laser, plus deux 1/2" colliers d’axe, et enfin la rondelle de butée, roulement et la rondelle de la pile.

• Tirez légèrement sur la tige d’aluminium donc il n’est pas frapper votre surface de travail. Utilisez votre jeu de clés Allen pour serrer la vis de réglage dans le collier d’arbre le plus bas. À ce stade, le collet de l’arbre se repose sur le palier de butée et fixée à la tige en aluminium, donc vous devriez être capable de tourner la tige.

• Soulevez le prochain collier arbre de bas en haut avec tout le point à mi-chemin à l’intérieur de la base de la vitesse. Serrer la vis de réglage. Ce collier d’arbre sera attaché à l’engin avec du mastic époxy plus tard, mais ne pas faire cela pour le moment.

  Étape 4-Terminer le montage de la base

Fixez le manchon supérieur portant avec le collier d’arbre haut de la page.

Étape 5 — Fils de soudure et montage moteur

• Avant de continuer vers le haut de la tige, il s’agit d’un bon moment pour monter votre moteur. Tout d’abord, couper les fils à environ 8" de long et un ensemble de quatre mâles en-têtes aux fils à souder. Rouge et vert devraient être côte à côte sur un côté et bleu et jaune sur l’autre.

• Retirez les vis qui tiennent le moteur. Utilisez les vis M3 plus longues de la liste des courses pour monter le moteur à l’arrière, sur la face inférieure du disque supérieur. "Sandwich" un M3 rondelle et la rondelle de blocage avec chaque vis.

• Faites glisser les autres engins sur l’arbre moteur et utiliser le collier d’arbre de 5mm pour fixer temporairement. Régler la hauteur de deux cols de l’arbre jusqu'à ce que les engrenages sont à la même hauteur et maille bien. Maintenant vous pouvez sortir le mastic époxy et sécuriser les engrenages sur leurs colliers respectifs d’arbre.

  Étape 6-Continuez à ajouter des pièces vers le haut de la tige

• Continuer vers le haut de la tige d’aluminium. Glisser sur un 1/2" collier d’arbre, un des porte-voile en plastique et puis un autre arbre collier de 1/2 po. Tirer le collier d’arbre inférieur vers le haut, donc il n’est pas placé sur le dessus de la base et le fixer à la tige avec ses vis de réglage. Pincer le titulaire de la voile en plastique avec le collier d’arbre dessus, puis fixez l’ensemble avec une vis de réglage. Lorsque vous faites pivoter l’ensemble de l’arbre, il doit tourner en douceur, et les détenteurs de voile doivent tourner avec l’arbre.

• Découpez les trois voiles pour votre éolienne pour attraper le vent. Il n’y a aucune bonne réponse ici, et vous avez quelques emplacements différents dans les détenteurs de la voile, il suffit donc utiliser des ciseaux pour couper l’aluminium clignotant en longueur que fonctionnera. Ensuite, couper 1/2" onglets dans chaque coin pour glisser dans les fentes. S’inclinent devant les onglets pour garantir les voiles...

• Faire le même collier d’arbre, titulaire de voile, collier d’assemblage sur le dessus de la voile pour finir cette section de la construction de l’arbre. Il doit tourner avec très peu de friction lorsque vous le mettez à la main avec la tige en aluminium.

  Étape 7-Maintenant, l’électronique

• Nous devons créer un circuit comme celui montré ici. Utilisez les huit diodes et fils de raccordement pour créer ce circuit sur votre maquette, comme illustré. Il dira toute l’électricité produite dans chaque bobine du moteur pour aller au même endroit : la colonne d’alimentation sur la partie inférieure de la maquette. Assurez-vous que tous vos diodes sont confrontés à la bonne direction et n’oublient pas de sauter les colonnes de sol sur toute la ligne. Voici un schéma trop si c’est plus facile.

Essayez d’ajouter au moins un condensateur comme indiqué. La négative marquée côté devrait aller à la pour Terre, l’autre au pouvoir. Le condensateur va stocker l’énergie tandis que la lanterne de vent il crée et relâchez-le quand il n’est pas. L’effet qui en résulte ici ya un scintillement plus lisse sur la LED. Essayez d’ajouter plus de LEDs et condensateurs plus jusqu'à ce que vous obtenez un éclat lisse lorsque vous tournez la tige d’aluminium. Vous pouvez également placer le papier diffuseur sur le côté de la lanterne pour créer une agréable lueur.

Étape 8 — Mettre au travail

Maintenant considérer dehors ! Voir si cela fonctionne avec le vent réel. Nous avons eu des succès sur un coin de rue à Manhattan et sur le toit de Eyebeam Art + bâtiment de deux étages du centre de la technologie.

Grâce à Super stagiaire Sam Galison pour aider avec le projet !