ماشین خورشیدی با طراحی نماد Pi

بعد از چند بار آزمون و خطا، در نهایت به این طراحی رسیدم. طول و عرض این مدل کاملا با ابعاد قطعاتی که قراره استفاده کنیم (مثل موتورها و پنل) هم‌خونی داره.

قبل از شروع طراحی، ابعاد همه قطعات رو دقیق اندازه گرفتم. این قاب تو نرم‌افزار تحت وب Tinkercad طراحی شده و بعد از نهایی شدن، فایل STL اون استخراج شد. فایل رو وارد نرم‌افزار اسلایسر Cura کردم. تو عکس‌های این مرحله می‌تونی تنظیمات چاپی که من استفاده کردم رو دقیقا ببینی.

اگر نمی‌خوای خودت رو درگیر طراحی کنی، کافیه فایل STL آماده رو دانلود کنی، بریزیش تو نرم‌افزار اسلایسر و پرینت بگیری. این مدل طوری طراحی شده که موقع چاپ هیچ نیازی به ساپورت (Support) نداره. رنگ فیلامنت کاملا به سلیقه خودت بستگی داره؛ من از PLA مشکی استفاده کردم. زمان پرینت کمتر از یک ساعت طول می‌کشه. حواست باشه که باید دو تا از این قاب رو پرینت بگیری. تو مرحله بعد می‌گم چرا!

برای اینکه ماشین زیر وزن پنل و موتورها تاب برنداره و تو حرکت‌های سریع نشکنه، باید شاسی رو حسابی مقاوم کنیم. همون‌طور که گفتم، ما دو تا از این قاب‌ها رو پرینت گرفتیم. حالا باید با یه لایه نازک از چسب حرارتی، این دو تا قاب رو دقیقا روی هم بچسبونیم. محکم فشارشون بده و صبر کن تا چسب کاملا خشک بشه. با این کار یه شاسی فوق‌العاده محکم داریم.

فقط حواست باشه که لبه‌های دو تا قاب دقیقا مماس باشن؛ اگر کج بچسبونی، تعادل ماشین به هم می‌خوره و موقع حرکت زیر نور آفتاب، ممکنه به یه سمت کشیده بشه. البته یه راه دیگه هم هست!

اگر دوست نداری دو تا قاب رو به هم بچسبونی، می‌تونی فایل STL رو وارد نرم‌افزار Tinkercad کنی و ضخامت (Z-axis) مدل رو دو برابر کنی (مثلا از 1.5 میلی‌متر برسونیش به 3 میلی‌متر) و بعد یه تیکه پرینتش بگیری.

برای جذاب‌تر شدن کار، می‌تونی هر کدوم از قاب‌ها رو با یه رنگ متفاوت پرینت بگیری تا شاسی ماشینت دو رنگ بشه. حالا که قاب اصلی محکم و آماده شده، بریم سراغ نصب قطعات حرکتی.

+1

رسیدیم به بخش مورد علاقه من! حسابی لذت‌بخشه‌ که موتورها رو روی شاسی سوار کنیم و ببینیم چطور یه تیکه پلاستیک بی‌جان قراره به حرکت دربیاد؛ دقیقا مثل خط مونتاژ یه کارخونه ماشین‌سازی!

برای این پروژه من از موتورهای DC که داخل درایوهای DVD استفاده می‌شن کمک گرفتم. این موتورها بازدهی خیلی بالایی دارن و می‌تونن بیشترین استفاده رو از انرژی پنل خورشیدی ببرن و سرعت خوبی به چرخ‌ها بدن.

سوراخ‌های روی قاب پرینت‌شده وجود دارن، اما ممکنه برای قرار گرفتن شفت موتور یکم تنگ باشن. با یه پیچ‌گوشتی کوچیک این سوراخ‌ها رو یه کم گشاد کن تا شفت موتور بدون هیچ اصطکاکی بتونه بچرخه. بعد با ترکیب چسب قطره‌ای و چسب حرارتی، موتورها رو به بدنه بچسبون.

ما تو این ماشین سه تا چرخ داریم (دو تا عقب، یکی جلو). برای محکم‌کاری، یه لایه دیگه چسب حرارتی دور موتورها بزن تا موقع حرکت‌های تند، از جاشون کنده نشن. صبر کن تا چسب‌ها کاملا سرد بشن.

نصب دو تا موتور عقب نیاز به دقت بیشتری داره. باید حواست باشه که هر دو موتور دقیقا تو یه خط باشن و چرخ‌ها تراز بشن تا ماشین بتونه مسیر مستقیم رو طی کنه و تعادلش حفظ بشه. اگر به طراحی بردهای الکترونیکی علاقه داری، می‌تونی به جای شاسی پلاستیکی، یه برد مدار چاپی (PCB) به شکل علامت پی طراحی کنی.

استفاده از بردهای PCB به عنوان شاسی، نه‌تنها استحکام خوبی به ماشین می‌ده، بلکه می‌تونی مسیرهای سیم‌کشی رو مستقیم روی خود برد چاپ کنی تا دیگه نیازی به سیم‌کشی‌های شلوغ و درهم‌برهم نباشه. این روش باعث می‌شه پروژه‌ت خیلی حرفه‌ای‌تر به نظر برسه و ظاهر مینیمالی داشته باشه. ترکیب قطعات مکانیکی با بردهای الکترونیکی همیشه یه راه‌حل عالی برای فشرده‌تر کردن پروژه‌هاست.

+1

این مهم‌ترین بخش پروژه‌ست؛ چون یه پنل خورشیدی کوچیک قراره به تنهایی برق تمام موتورها رو تأمین کنه. مدار این بخش خیلی ساده و سرراسته.

سیم‌های موتور رو با سیم‌لخت‌کن آماده کن و قطب‌های مثبت (قرمز) و منفی (مشکی) رو مشخص کن. حالا این سیم‌ها رو به پدهای اتصال پنل خورشیدی لحیم کن. برای اینکه خیالت از بابت تولید برق راحت بشه، پیشنهاد می‌کنم یه بار با مولتی‌متر ولتاژ خروجی پنل رو زیر نور آفتاب تست کنی.

من از یه پنل 9 ولت استفاده کردم و ساعت 10 صبح زیر نور آفتاب، حدود 7 ولت خروجی گرفتم. طبیعیه که بین ساعت 1 تا 3 ظهر، پنل به بالاترین سطح تولید انرژیش می‌رسه و ماشین با نهایت سرعت حرکت می‌کنه. بعد از تست و لحیم‌کاری، با احتیاط روی شاسی چسب حرارتی بزن و پنل رو دقیقا وسط ماشین قرار بده و نگه دار تا چسب سفت بشه.

یادت نره که حتما روی اتصالات لخت بین موتور و پنل رو با یه قطره چسب حرارتی بپوشونی تا اتصالی نکنن. می‌تونی برای سریع‌تر خشک شدن چسب، کمی روش فوت کنی.

اگر سیم اضافه و بلندی داری که آویزونه، اون‌ها رو هم با یه نقطه چسب به بدنه بچسبون تا موقع حرکت به زمین یا چرخ‌ها گیر نکنن. حالا ماشین خورشیدیت کاملا آماده‌ست! اگر تو اتاقت نور آفتاب مستقیم داری، همونجا می‌تونی چرخش موتورها رو ببینی. تو مرحله بعد می‌ریم برای تست اصلی.

تو این ویدیو می‌تونی عملکرد و حرکت سریع این ماشین رو تو واقعیت ببینی. من ماشین رو تو شرایط نوری مختلف تست کردم و باید بگم سرعت و قدرت حرکتش حسابی شگفت‌زده‌ام کرد!

برای تست این گجت، کافیه ببریش زیر نور مستقیم خورشید. فقط چون چرخ‌های این مدل کوچیک و باریک هستن، حتما از یه سطح صاف مثل کاشی، سرامیک یا آسفالت نرم استفاده کن تا ماشین بتونه روون حرکت کنه.

ساخت این پروژه رو به شدت پیشنهاد می‌کنم؛ چون جدا از سرگرمی، مفاهیم مهمی مثل فیزیک حرکت، تولید انرژی الکتریکی از نور و البته هنر بالانس کردن قطعات مکانیکی رو بهت یاد می‌ده.

امیدوارم از این آموزش اختصاصی تو آیسی‌مدار لذت برده باشی. اگر این ماشین رو ساختی یا سوالی در مورد مراحل کار داشتی، حتما تو بخش نظرات برامون بنویس. تیم آیسی‌مدار همیشه منتظر دیدن پروژه‌های خلاقانه توئه. موفق باشی!