Autíčko na Solární pohon
Miroslav Brabec, TF-CZU, IŘT, 2.kruh
[email protected] Praha 2011
Autíčko na solární pohon Tento projek byl vytvářen v programu SolidWorks 2011 a výpočty v programu MathCad. Cílem projekty bylo vytvořit 3D model autíčka. Tento model jsem vytvořil na základě vlastního návrhu, který byl inspirován internetovými zdroji. Toto autíčko je vybaveno dvěmi solárními panely, které slouží při převrácení autíčka, tak může pokračovat dál v jízdě. Řízení je realizováno pomocí nízkoenergetického procesoru, 16-Bit Ultra-Low Power MSP430™
Microcontrollers. Autíčko by mělo být schopno samostatného pohybu a mělo by se umět vyhýbat překážkám. Detekce těchto překážek je realizována přes infra sensor. Na záznam bude sloužit pamětová micro SD karta, která bude vyjímatelná. Veškerá elektronika bude umístěna krom baterie v plastové krabičce pod solárním panelem. Využitelnost může být například na snímání otřesů, zaznamenávání GPS souřadnic a hlavní využití je na sběr dat.
Zvláštností tohoto autíčka je pohon. Pohon je umístěn v kolech. V každém kole je zvlášť pro dané kolo. Pohon vychází z koncepce synchonního motoru, ovšem v tomto případě je stator a rotor prohozen. (Viz. Přiložený obrázek)
Stator a Rotor
Rotor je vybaven permanentními magnety, které jsou nepostradatelně nutné při realizaci tohoto druhu pohonu, naopak co se týká pólů cívek, tak zde je standartní provedení.
Sestava auticka bez použití renderu
Sestava po vyrenderovani v SolidWorks
Studie Křivosti autíčka: Černá nejmenší křivost, naopak čím více v barevném spektru jde barva k červené, tím je křivost větší.
Umístění baterie: Baterie je umístěna co nejníže, ovšem při přetočení autíčka už tomu tak nebude.
Umístění baterie
Umístění krabičky na elektroniku:
Umístění krabičky s elektronikou
Výpočty: Pro výpočty byla použit zdroj, ze Řízení trajektrorie robotů. vypocet rychlosti jednotlivych kol auticka vl a vr volitelne parametry r,v rkol := 60mm
vzdalenost kol
i := 110mm + rkol
i = 0.17m
v := 2⋅
rychlost auticka polomer kola
l := 220 mm
m s
polomerkola := 110mm
vypocet uhlove rychlosti omega :=
v rkol
prave kolo
omega = 33.333
1 s
vr := omega ⋅ ( i + 110mm) vr = 9.333
rychlosti kol leve kolo
Wr :=
vypocet rychlosti auticka Wr
( vr − vl ) 220
Wr = 0.033
polomer zataceni Rz
vl = 2
vl := omega ⋅ ( i − 110mm)
Rz :=
[ 220mm( vl − vr ) ] 2( vl − vr )
Rz = 110mm
m s
m s
m s
Fyzikální vlastnosti pro auticko: ( Assembly Configuration - Default ) Výstupní souřadný systém: -- výchozí nastavení -Hmotnost = 5113.85 gramy Objem = 5113851.50 milimetry krychlové Plošný obsah = 1200082.88 milimetry čtvereční Těžiště: ( milimetry ) X = 0.31 Y = -21.35 Z = -52.48 Hlavní osy setrvačnosti a hlavní momenty setrvačnosti: ( gramy * milimetry čtvereční ) Vybrané z těžiště. Ix = (0.00, -0.00, 1.00) Px = 88694469.60 Iy = (1.00, 0.00, -0.00) Py = 111068695.59 Iz = (-0.00, 1.00, 0.00) Pz = 168148746.73 Momenty setrvačnosti: ( gramy * milimetry čtvereční ) Pochází z těžiště a je zarovnaný s výstupním souřadným systémem. Lxx = 111068708.29 Lxy = 26945.88 Lxz = 598.96 Lyx = 26945.88 Lyy = 168148698.87 Lyz = -52839.30 Lzx = 598.96 Lzy = -52839.30 Lzz = 88694504.75 Momenty setrvačnosti: ( gramy * milimetry čtvereční ) Získány z výstupního souřadného systému. Ixx = 127482680.53 Ixy = -6710.14 Ixz = -82120.58 Iyx = -6710.14 Iyy = 182231874.84 Iyz = 5676970.82 Izx = -82120.58 Izy = 5676970.82 Izz = 91026272.78
Závěr: Možnost jak vyrobit funkční prototyp tohoto autíčka nám nabízí rapid prototyping, kdy část součástí bychom mohly vytisknout a nebo je zde druhá možnost, koupit. Baterie, solární panely a mnohé další součásti bude nezbytné koupit. Ovšem takové disky do kol a základní deska či krabička na elektroniku, by bylo reálné vyrobit pomocí rapid prototyping a tak i další součásti. Baterie by bylo možné použít i z mobilního telefonu, ale tak to nejde dělat se všemi součástmi, solárni panely se budou i tak muset kopit a to značně prodražuje výrobu.
Dodatek k závěru: Při tvorbě tohoto projektu jsem zjistil, že výroba nebude tak jednoduchá jak jsem si původně představoval a hlavně cenově. Jinak jsem si díky tomuto projektu osvěžil své znalosti SolidWorks, doufám, že v budoucnu dostanu možnost tento projek sestrojit a model dodělat do řádných podrobností. Byla zde možnost udělat vše mnohem lépe, ale vzhledem k časové dotaci předmětu a časové náročnosti není možné prototyp sestrojit ihned a mít vše naprosto dokonale dodělané. Protože například model by mohl být mnohem propracovanější a mnohlo by v něm být vidět naprosto všechno, za předpokladu, že bude sehnána příslušná dokumentace k možným použitým součástem.
