Kite mit Wind-Power-LEDs

6 Schritt:Schritt 1: Wie viel Energie ist da oben? Schritt 2: Nehmen Sie einige Messungen Schritt 3: Erstellen Sie den Motor (Generator) Mounts Schritt 4: Erstellen Sie die Befestigungsclips Schritt 5: Verdrahtung der Elektronik Schritt 6: Fliegen

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Ich habe gerade so ein Gerät, das einen Drachen erzeugen Strom und erleuchten den Himmel in der Nacht ermöglicht. Das Hauptziel für dieses Projekt war, um etwas Spaß, der die Kraft des Windes zu veranschaulichen und den Menschen helfen, eine greifbare Verbindung zur Windenergie tätigen. Der Kite hat 4 kleine Turbinen, die Strom zwei Streifen RGB-LEDs. Die LEDs sind durch eine IR-Fernbedienung und kann über vorgegebene Farbsequenzen blinken oder mit dem Fahrrad.

Hier ist, was ich verwendet.
Materialien

  • 2-line Lenkdrachen (Bergwerk ist der Nexus von Prism gemacht ) Eine einfache 1-line Kite würde möglicherweise zu funktionieren. Hinweis: Nach Rücksprache einige Kite enthousiasts, stellt sich heraus, dass ein Lenkdrachen ist nicht die beste Wahl für die Durchführung all das zusätzliche Gewicht der Generatoren usw. aber es praktisch, für die Herstellung von coolen Muster in den Himmel in der Nacht ist.
  • 1/2 "Balsa Holzbalken (von einem Hobby-Shop)
  • 8 1 / 4-20 Gewindestifte
  • Heißklebe
  • Schrumpfschlauch
  • Lot
  • 4 Radioshack Motors (Ich beziehe mich auf diese als Motoren oder Generatoren austauschbar)
  • 3D Printed PLA Werkzeuge
    • 123D (kostenlose CAD-Software von Autodesk)
    • Greifzirkel
    • 3D-Drucker (Ich habe einen Series1 nach Typ A Machines gemacht )
    • Lötkolben
    • Heißklebepistole
    • Abisolierzange
    • Hex-Schlüssel
    • Rutscher
    • Multimeter
    • DC-Stromversorgung Schritt 1: Wie viel Macht ist da oben?

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      Beim Start ein Projekt wie dieses, beginne ich von mir selbst zu fragen: "Ist es möglich?" In diesem Fall ist die Energiemenge, die ich mit einem Drachen mehr als die Menge an Energie, ich eine Reihe von LEDs Lichtausbeute?

      Ich begann, indem sie eine maßstäbliche Zeichnung des Kites und die Erforschung unterschiedlicher Abmessungen und Layouts. (Das war, bevor der Kite in der E-Mail angekommen ist.) Ich fand, dass 7 "Propeller passen gut mit dem Layout ich gewählt habe.

      Als nächstes habe ich eine grobe Berechnung, wie viel kinetische Energie ist in der Luft, die durch den 7 "Kreis von einem der Propeller fegte passiert. Beginnen Sie mit der Gleichung KE = 0,5 (Masse) * (Velocity). 2 Wir berechnen die kinetische Energie in der Luftmenge, die durch die in 1 Sekunde durchläuft. (Velocity) Eine starke Drachenfliegen Kinderspiel ist ca. 25 Meilen pro Stunde. Das ist in der Nähe von 10 Meter pro Sekunde. Die Masse (pro Sekunde) ist (Querschnittsfläche) * die Velocity * die Dichte der Luft. (Die Dichte der Luft beträgt etwa 1 kg / m 3.) Das bedeutet, dass KE = 0,5 * (Querschnittsfläche) * (Dichte der Luft) * (Velocity) 3 Das entspricht. 5 (0.025 m 2) * (1 kg / m 3) * (10 m / s) 3 = 12,5 Joule Energie pro Sekunde, das ist 12,5 Watt. Der nächste Schritt ist, um den Prozentsatz der Gesamt Kinetische Energie schätzen, dass unsere Energieanlagen extrahieren und zu drehen, um elektrischen Strom. Meine Vermutung ist, 10%. Das bedeutet, dass wir über 1,25 W pro Turbine oder 5W Gesamt bekommen.

      Es ist wichtig zu beachten, dass es sich um eine grobe Schätzung. Es ist möglich, dass die Turbine extrahiert nur 2% der kinetischen Energie so würden wir insgesamt 1 Watt. , Auf der anderen Seite der Kite wirklich reisen schneller als die Windgeschwindigkeit die meiste Zeit, so dass, wenn unsere durchschnittliche Geschwindigkeit Kite ist jedoch 15 m / s können wir insgesamt 17 Watts.Step 2: Nehmen Sie einige Messungen

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      Mein nächster Schritt wurde die Messung, wie viel Energie es braucht, um leuchten meinem LEDs. Ich schnitt ein Abschnitt von 15 LEDs von meiner langen Streifen und hakte es bis zu einer Gleichstromversorgung. (Einer Batterie und einem Multimeter würde auch funktionieren. Die Macht (in Watt) gleich der Spannung (in Volt) mal dem Strom (in Ampere). Ich wusste nicht, wie viel Spannung, ich könnte mit meinen Motoren noch, so dass ich gemessen mit verschiedenen Spannungen von der einstellbaren DC-Netzteil. Der LED-Streifen ist für 12 V optimiert, funktioniert aber so günstig wie 8V oder so hoch wie 24 (jedoch bei 24V die LEDs beginnen heiß nach einer Minute oder 2, die sie beschädigen können). Ich fand, dass bei 12V 15 LED-Abschnitt (Anzeige weiß) verwendet 2,64 Watt. Bei 24.5V verwendet es 21,1 Watt und bei 8 V verwendet es 0,4 Watt. Großartig! Die sehen aus wie etwa der gleichen Liga wie die Zahlen I geschätzt die Turbinen könnten produzieren.

      Als mein Generatoren (eigentlich Motoren) und Propeller kam, brachte ich ein paar Propeller mit Heißkleber, packte meine Multimeter, und ging an die Spitze der Twin Peaks, dem größten Hügel in San Francisco, wo es viel Wind. Ich maß die von jedem Generator erzeugte Spannung und fand, dass es etwa 1,5 V, mit einem starken Wind 2V. Ich war in der Lage, eine LED-Lichtleiste 5V Macht durch den Anschluss von 2 Generatoren in Serie. Ich schnallte auch die Ausrüstung, um meine Kite und festgestellt, dass der Kite hatte viel Auftrieb für alles, was den Weg zu bringen. Ich fand, dass die Propeller spinned schneller mit ihrer Rückseite in den Wind, (gegenüber, wie sie sich in einem Flugzeug montiert werden) .Schritt 3: Herstellung der Motor (Generator) Mounts

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      Wenn die Generatoren ankam, habe ich meine Sättel, um sie zu messen und erstellt eine Motorhalterung in CAD mit Autodesk 123D freie Software. Ich fügte hinzu, ein Loch für eine Stellschraube, um die Halterung an ihrem Platz auf dem 1/2 Zoll Balsaholz Strahl halten und ich fügte zwei Löcher für Maschinenschrauben, die in die Motor Gesicht zu sichern. Ich begann, indem mein Design auf Papier und allen kritischen Abmessungen aufzuschreiben, dann setzen sie in den Computer war wirklich schnell und einfach. Denken Sie daran, wenn auch oft speichern, da an dieser Stelle 123D ist noch in der Entwicklung und hat ein paar Mal auf mich stürzte. I 0,01 hinzugefügt "Freiraum für die kritischen Dimensionen, um sicherzustellen, dass die Dinge nicht übermäßig eng.

      Ich diese gedruckt auf einem 3D-Drucker aus PLA, einem biologisch abbaubaren Mais basierende Kunststoff auf der Series 1 Drucker nach Typ A Maschinen und den Teilen kam groß. Ich habe sie ziemlich solide, mit 4 festen Schichten und Umfänge und 60% Füllung. Die Generatoren passen behaglich und wurden an Ort und Stelle mit kleinen Maschinenschrauben an der Vorderseite befestigt ist. Das Loch für die Stellschraube war genau die richtige Größe für die Schraube zu schneiden seine eigene Threads ohne Spaltung der Kunststoffschichten auseinander. Ich habe eine kleine Datei zu glätten die Öffnung für das Balsaholz und passen perfekt. Schritt 4: Erstellen Sie die Befestigungsclips

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      Die Strahlen, die die Turbinen zu halten sind, um den Drachen mit 3D gedruckt Clips angebracht. Sie nutzen eine spezielle Hardware genannt Stubby Retractable Frühling Plunger. Es gibt viele Möglichkeiten der Befestigung, aber dieses ermöglicht die einfache Clipping-on und Aushängen. Zu befestigen, ziehen Sie einfach den Ring, um den federbelasteten Kolben zurückziehen, schieben Sie sie auf den Drachen Bein und loslassen. Ich druckte sie mit 4 festen Schichten und Umfänge und 60% Füllung. Schritt 5: Verdrahtung der Elektronik

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      Achten Sie darauf, zu diesem Schritt überprüfen Sie die Kommentare zu Fotos und Schaltplan.

      Grundsätzlich verdrahtet ich die 4-Generatoren in Serie, die jeweils etwa 2 V, so dass die LED-Streifen erhalten etwa 8V. Die Macht geht in den LED-Controller-Chip. Der Chip verfügt über 4 Ausgänge. Positive, Red Ground, Blau Ground, und Green Ground. Ich verdrahtet 2 Leitungen zu jedem, so dass ich eine für jede der 2 LED-Streifen haben. Schritt 6: Fliegen

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      Bisher habe ich nur den Kite während des Tages eingeflogen. Es funktioniert großartig mit starken Winden, wie 20 MPH, leider der Wind scheint in der Nacht zu beruhigen, so habe ich nicht die Möglichkeit, Nachtlicht-Malerei Fotos noch zu tun bekommen. Diese Art von Drachen ist nicht die beste für die Durchführung Gewicht so muss es viel Wind um genügend Auftrieb bekommen.

      Beim Flug, alle vier Propeller bekommen Spinnen sehr schnell und die LEDs an, wenn die Kondensatoren aufgeladen drehen. Es behandelt ziemlich gut und sicherlich macht darauf aufmerksam am Strand! Er mag es nicht, wenn auch auf den Boden. Ich änderte mein Design ein wenig, um die Auswirkungen besser durch Zugabe eines flexiblen Abschnitt zu jedem der beiden Holzbalken zu behandeln.

      Der nächste Schritt ist, ein Batterieladegerät hinzufügen, so dass ich meinen Kite-Power in verschiedenen elektronischen Geräten zu verwenden. Man kann nie wissen, wenn Sie etwas mehr Leistung benötigen!