Flock House Handcar Generator/uk
Ця сторінка зосереджена на Pump'n Power, який є альтернативним пристроєм для виробництва електроенергії, розробленим і створеним для Flock House для їхнього проекту житлового середовища для міграцій у Нью-Йорку в 2012 році. Було визначено потреби Flock House і розроблено критерії, щоб забезпечити проект, який відповідає певним потребам і специфікаціям. Після того, як було сформульовано кілька альтернативних рішень, було обрано одне рішення, яке найкраще відповідає заданим критеріям. Список витрат був каталогізований за витраченими годинами та матеріалами, використаними для проекту. Остаточні результати проекту очікують на результати випробувань нового генератора. Після результатів наведено список простих кроків для створення проекту.
Фон
Pump'n Power був 12-тижневим проектом, створеним в HSU в рамках курсу Engineering 215 - Introduction to Design . Flock House, очолювана Мері Маттінглі , доручила команді Excergy спроектувати та розробити альтернативне джерело електроенергії для їхнього проекту Flock House у Нью-Йорку. Flock House – це організація, яка планує можливе майбутнє життя шляхом створення мобільних середовищ існування. Ці середовища існування вбудовуються в навколишнє середовище, щоб одночасно жити за рахунок свого середовища та забезпечувати його. Лонні Графман , консультант зі сталого розвитку Flock House і викладач курсу «Вступ до дизайну» в Cal Poly Humboldt , керував кількома студентськими командами для створення різноманітних проектів для Flock House. Команда Excergy, дизайнери та творці Pump'n Power, була однією з таких команд. Після співпраці з Мері команда Excergy розробила дев’ять критеріїв, яким необхідно відповідати, а саме: безпека, вартість, довговічність, простота використання, транспортабельність, енерговіддача, естетичність, вбудована енергія та освітня цінність.
Постановка проблеми та критерії
Постановка проблеми
Мета полягає в тому, щоб створити генератор із живленням від людини, який виробляє енергію в цікавий та інноваційний спосіб, яким зможуть керувати люди різного віку та можливостей.
Критерії
| Критерії | вага | опис |
|---|---|---|
| Безпека | 10 | Усі електричні компоненти надійно захищені від атмосферних впливів, усі небезпечні рухомі компоненти захищені від користувача. |
| Вартість | 10 | Має бути менше або дорівнювати $375. |
| Довговічність | 8 | Має витримати термін служби 8 місяців в кліматі Нью-Йорка. |
| Простота використання | 7.5 | Простий, нестрашний і не вимагає інструкцій. |
| Транспортабельний | 7.5 | Досить мобільний для керування однією людиною. |
| Вихід енергії | 7 | Мінімум: 50 Вт |
| Вбудована енергія | 6.5 | Енергія у виробництві та транспортуванні матеріалу. |
| Естетика | 6 | Привабливий без шкоди для безпеки, довговічності чи вартості. |
| Освітнє значення | 5 | Поширює ідею сталого розвитку через альтернативну енергетику. |
Опис остаточного проекту
Pump'n Power використовує кінетичну енергію головним чином із сили верхньої частини тіла, щоб керувати важелем, як це можна побачити в залізничному ручному візку з насосом, для виробництва електричної енергії. Важіль приводить в рух штангу, з’єднану з нижньою частиною переробленого велосипеда. Шестерня задньої шини має два ланцюги, з’єднані з нею. Перший кріпиться від пелюсткової шестерні до задньої шестерні, а другий кріпиться від задньої шестерні до генератора. Генератор кріпиться до нижньої конструкції велосипедної опори. Від генератора контролер заряду разом із блокуючим діодом підключаються до батареї. У наступних підрозділах генератор Pump'n Power розбивається на компоненти та детально пояснюється їх.
Компоненти
велосипед
Основним компонентом рішення є велосипед, який можна розібрати, розрізати та повторно зібрати таким чином, щоб використовувати вже виготовлені шестерні, підшипники та опорні стрижні велосипеда.
Шестерні
Система передач для стандартного багатошвидкісного велосипеда ідеально підходить для встановлення кількох ланцюгів. Одна сторона налаштувань педалі – це обертова вісь ідеальної форми для кріплення валу поршня від важеля. Шестерні, прикріплені до педалі, створюють спосіб передачі енергії від накачування до касети шестерні заднього колеса.
рамка
Зняття передньої вилки та зняття керма, колеса та всіх компонентів гальмування/перемикання передач дозволяє перевернути вилки та вставити їх у місце для сидіння. Це створює вертикальну опору для фіксації плеча важеля, а також постачає нам вже виготовлену обертову вісь між двома опорами. Що стосується плеча важеля, можна використовувати квадратний сталевий стрижень, а круглу сталеву трубку можна використовувати як вал, який веде до педалі, що обертається. За допомогою цієї конструкції створюється трикутна основа з шестернями та ланцюгами, а також валом і важелем. На цьому також завершено налаштування генератора важеля, виготовленого переважно з деталей велосипеда.
Велосипед для модифікації
Налаштування передач
Модифікований кадр
Важіль + рама
Важіль
Важіль складається з металевої планки, на кінці якої прикріплено стару ручку велосипеда. Плече важеля спирається на вісь обертання, яка була виготовлена з втулки переднього колеса велосипеда. Важель утримується на місці двома U-подібними болтами, які вставляються через два металеві прямокутники, приварені до центру важеля. Завдяки цьому процесу створюється вісь обертання плеча важеля. Також до плеча важеля майже ідентичним чином прикріплена невикористана педаль з іншого боку велосипеда. Коли важіль обертається навколо своєї осі, він приводить в дію важіль.
Важіль
Точка опори
Ручка
Електричний
Невеликий генератор приєднаний до задньої передачі велосипеда. Потім він посилає свою потужність через блокуючий діод, щоб гарантувати, що струм тече лише до батареї, а не від неї. Контролер заряду також використовується для згладжування струму, що надходить від системи до батареї, а також гарантує відсутність шансів перезарядити батарею.
Налаштування генератора
Остаточний проект
Готовий продукт Lever Arm Generator можна використовувати двома способами. По-перше, малі електроприлади можна підключати безпосередньо до гнізда кабелю, підключеного до генератора, таким чином живлячи кожен елемент окремо. По-друге, Lever Arm Generator можна використовувати для заряджання батареї для накопичення енергії для подальшого використання.
Правильне використання генератора важеля може бути досягнуто однією або двома особами, розташувавшись поруч із важільним стрижнем і прикладаючи зусилля вгору та вниз до важеля. Рух важеля призводить до того, що велосипедна частина генератора починає обертатися завдяки сполучному валу між двома компонентами. Коли педальний механізм обертається, колесо, з’єднане із задньою шестернею, обертається, змушуючи ремінь, прикріплений як до генератора, так і до шини колеса, виробляти потужність.
Остаточний дизайн
Використання
Готовий продукт Lever Arm Generator можна використовувати двома способами. По-перше, малі електроприлади можна підключати безпосередньо до гнізда кабелю, підключеного до генератора, таким чином живлячи кожен елемент окремо. По-друге, Lever Arm Generator можна використовувати для заряджання батареї для накопичення енергії для подальшого використання.
Правильне використання генератора важеля може бути досягнуто однією або двома особами, розташувавшись поруч із важільним стрижнем і прикладаючи зусилля вгору та вниз до важеля. Рух важеля призводить до того, що велосипедна частина генератора починає обертатися завдяки сполучному валу між двома компонентами. Коли педальний механізм обертається, колесо, з’єднане із задньою шестернею, обертається, змушуючи ремінь, прикріплений як до генератора, так і до шини колеса, виробляти потужність.
Технічне обслуговування потрібне насамперед для того, щоб переконатися, що всі обертові з’єднання належним чином змащені та функціонують належним чином.
Витрати
Вартість проектування
Вартість дизайну вимірюється в кількості годин, представлених на діаграмі праворуч. Діаграма розподілена за кількістю годин, витрачених на кожну фазу процесу проектування. Загалом на весь процес проектування було витрачено 499 годин.
Вартість впровадження
Нижче наведено таблицю вартості матеріалів, використаних для виготовлення ручного генератора Pump'n Power. Витрати зведені в таблицю у двох стовпцях: один із зазначенням предметів, які були пожертвувані та без вартості, а інший із зазначенням прогнозованої вартості пожертвуваних предметів. Загальна вартість реалізації дизайну склала: $208,43.
| матеріал | Кількість | Наша проміжна сума витрат | Проміжний підсумок роздрібної вартості |
|---|---|---|---|
| Стержень, круглий, сталь 3/4" x 5" | 1 | 5,51 долара США | 5,51 долара США |
| Пруток, квадрат, сталь 1-1/2" x 6" | 1 | 18,94 доларів США | 18,94 доларів США |
| велосипед | 2 | Пожертвував | 120,00 доларів США |
| Велосипедні компоненти | Всього | Пожертвував | 10,00 доларів США |
| Блокуючий діод | 1 | 9,45 доларів США | 9,45 доларів США |
| Контролер заряду | 1 | TBA | TBA |
| Інструмент для ланцюга | 1 | 16,19 доларів США | 16,19 доларів США |
| Тримач запобіжника | 1 | 3,23 долара США | 3,23 долара США |
| Запобіжники, 8A, упаковка 4 шт | 1 | 3,45 доларів США | 3,45 доларів США |
| Шестерня, 13 зубів, шліцьова | 1 | Пожертвував | 5,00 доларів США |
| Ручки (два комплекти) | 2 | 24,30 доларів США | 24,30 доларів США |
| Фурнітура (гайки, болти, шайби) | Всього | 43,80 доларів США | 43,80 доларів США |
| Маточина Аксель | 1 | 3,00 доларів США | 3,00 доларів США |
| Двигун, 24В, 350Вт, 8,9А | 1 | $63,00 | $63,00 |
| Пластина, алюміній, 6" x 6" x 1/2" | 1 | Пожертвував | 10,00 доларів США |
| Оргскло, 3' x 3' | 1 | 4,00 доларів США | 4,00 доларів США |
| Випрямляч 50В 25А | 1 | 3,77 доларів США | 3,77 доларів США |
| Фарба-спрей, грунтовка Rustoleum | 1 | 4,84 долара США | 4,84 долара США |
| Сталеві торцеві кришки | 2 | 2,39 доларів США | 2,39 доларів США |
| Сталеві розпірки | 5 | Пожертвував | 5,00 доларів США |
| Вага, диск, 10 фунтів | 1 | Пожертвував | 10,00 доларів США |
| Дріт, червоний і чорний, 3 фути кожен | 2 | 2,57 доларів США | 2,57 доларів США |
| Всього: | 208,43 доларів США | 368,43 доларів США | |
Вартість обслуговування
Технічне обслуговування ручного генератора Pump'n Power показано в таблиці нижче в кількості годин на місяць.
| Завдання з обслуговування | Частота | Час (години) |
|---|---|---|
| Огляньте та затягніть болти. | Щотижня | 0,25 |
| Огляньте та змастіть ланцюги. | Щотижня | 0,25 |
| Перевірте електричні компоненти на наявність вологи. | Щотижня | 0,25 |
| Усього за місяць: | 3.00 | |
Результати
Для остаточної перевірки пристрою Pump'n Power до генератора підключають мультиметр і лампочку. Потім двоє людей накачують важелі з кожного боку, щоб розпочати весь процес. Під час обертання шестерень виробляється електрична енергія, яка передається через дроти мультиметра та лампочки. Мультиметр використовується для вимірювання кількості виробленої енергії, а лампочка представляє фізичне представлення виробленої енергії. Точні технічні характеристики генератора Pump'n Power ще не визначені та очікують остаточних випробувань.
Як будувати
Якщо ви хочете створити свій власний, ознайомтеся з інструкціями Pump'n Power Handcar Generator .
Обговорення та наступні кроки
Обговорення
Фаза випробувань спочатку складалася з механічних випробувань. Це включало динаміку та коригування довжин і кутів нашої системи. Стійкість основи також була частиною процесу тестування, під час якого команда зварювала опорні балки, де це було необхідно. Випробовуючи різні довжини керма та валів, ми знайшли досить пристойне місце для монтажу всіх разом. Одна велика проблема стосувалась механічного руху власне рукоятки велосипеда. Здавалося, що система стрибнула, коли сторона валу досягла вершини свого руху. Додавання маховика вирішило цю проблему, забезпечивши достатню вагу для створення імпульсу, необхідного для кращої роботи. Після налаштування механічної сторони останнім кроком стало електричне випробування. Ми протестували Pump N' Power на старому автомобільному акумуляторі. У нас були такі компоненти, як генератор, блокуючий діод, випрямляч і контролер заряду.
Наступний крок
Команда сподівається викликати інтерес серед громади до інноваційної сторони виробництва електроенергії.
Team Excergy
- Барон Крейгер
- Брендон Джордано
- Люк Халонен
- Альберто Яссо
Література
Остаточний документ Pump'n Power