خودروهای سبز – جلسه نهم

اهداف جلسه :ساخت خودرو خورشیدی
9-1- مقدمه
برای ساخت خودرو خورشیدی به وسایل زیر نیاز داریم:
1. پنل خورشیدی
2. موتور الکتریکی کوچک
3.شاسی
4. محور
5.چرخ
6. قرقره در دو سایز
7. سیم
8. کلید
9.بدنه
10.تسمه
9-2- ساخت خودرو
9-2-1- پنل خورشیدی
پنل­ های خورشیدی در ولتاژ و شدت جریان­ های متفاوت در بازار وجود دارد که بسته به نیاز کاربران قابل خریداری می باشد. در این قسمت ما برای ساخت خودرو از یک پنل کوچک استفاده می­ کنیم.
                                                              شکل 9-1- پنل 9 ولتی با شدت جریان 150 میلی آمپر
                                                               شکل9-2- پنل 6 ولتی با شدت جریان 100 میلی آمپر
انتخاب نوع پنل از لحاظ اندازه و ولتاژ به عواملی همچون نوع موتور الکتریکی، سایز بدنه خودرو و و زن آن بستگی دارد. برای مثال نمی­توان برای یک خودرو کوچک پنل بزرگ نصب کرد چون هم وزن بالایی دارد و هم نصب آن بر روی بدنه کار دشواری است. پس برای انتخاب نوع پنل باید اول بدنه و موتور را در نظر داشت.
                                                                    شکل 9-3- خودرو کوچک خورشیدی
9-2-2- موتور الکتریکی
موتور قطعه ایست که در انتخاب آن باید دقت زیادی به خرج داد. ولتاژ و شدت جریان مورد نیاز موتور باید در نظر گرفته شود تا بتواند با استفاده از انرژی پنل خورشیدی، خودرو را به حرکت درآورد. به عنوان مثال اگر موتور الکتریکی 12 ولت داشته باشیم و از پنل 6 ولت استفاده کنیم موتور الکتریکی کندتر حرکت می ­کند و یا اصلا حرکت نمی ­کند. برای درست عمل کردن سیستم باید به خوبی به مشخصات فنی پنل و موتور الکتریکی توجه کرد. به این دلیل که کل نیروی محرکه خودرو توسط این دو عامل تامین می­ شود.                                                                     شکل 9-4- موتور الکتریکی 5 ولت با شدت جریان 40 میلی آمپر
                                           شکل 9-5- موتور الکتریکی 12 ولت با شدت جریان 120 میلی آمپر
نکته دیگری که در انتخاب موتور الکتریکی باید در نظر گرفت دور آن­ هاست، یعنی برای گرفتن بیشترین دور از موتور بایستی مقدار ولتاژ و آمپر موتور را بدانیم و به همان مقدار انرژی برای آن تامین کنیم در غیر این صورت موتور کاهش دور خواهد داشت. شایان ذکراست که انتخاب موتور به وزن خودرو بستگی دارد و هرقدر خودرو سبکتر باشد می ­توان از موتور کوچکتری برای به کار انداختن آن استفاده کرد به تبع، پنل ما نیز کوچکتر خواهد بود.
9-2-3- شاسی
شاسی قطعه ای از خودرو است که تمامی وسایل بر روی آن نصب می ­شود، بنابراین باید علاوه بر سبک بودن باید دارای مقاومت کافی برای نگهداری تجهیزات خودرو را داشته باشد. شاسی­ ها نیز کاملا کاربر محور طراحی می­ شود و کاربر بر اساس نیاز اندازه و نوع آن­ را تعیین می ­کند.
بسته به نوع طراحی می­ توان آن را از چوب، فلز، پلکسی گلس، شیشه نوشابه، لگو و... ساخت.
                                                                       شکل 9-6- شاسی ساخته شده با لگو
                                                                                 شکل 9-10- شاسی پلاستیکی
                                                                                شکل 9-11- شاسی چوبی
                                                              شکل 9-12- شاسی ساخته شده با شیشه آب معدنی
9-2-4- محور
محور خودرو 3 وظیفه را بر عهده دارد:
1.تحمل وزن کل خودرو
2.ثابت نگه داشتن چرخ­ها
3. انتقال قدرت از موتور به چرخ
پس بر اساس این سه عامل باید آن­را انتخاب کرد. محورها نیز می ­توانند فلزی، چوبی یا پلاستیکی باشند.
                                                                                 شکل 9-13- عملکرد محور
محور چرخ ­ها را موازی هم نگه می­ دارد و نمی گذارد آن ها از جای خود خارج شوند، همچنین یک قرقره بر روی محور نصب شده و چرخش موتور را با کمک یک تسمه به چرخ­ ها انتقال می ­دهد. طول محور بر اساس فاصله ای که ما برای چرخ ­ها از هم در نظر می­ گیریم بستگی دارد.
                                                                     شکل 9-14- خودرو با دو سایز متفاوت محور
                                                                    شکل 9-15- خودرو با محورهای هم سایز
                                                                       شکل 9-16- محور خودرو متصل شده به چرخ
                                                                      شکل 9-17- اتصال محور با شاسی

محور خودرو باید توانایی چرخش داشته باشد پس براس وصل کردن آن­ها به شاسی می ­توان از گیره که از محور بزرگتر باشد، یا سوراخ کردن شاسی یا قطعاتی از این قبیل استفاده کرد.
9-2-5- چرخ
انتخاب چرخ ­ها کاملا به کاربر بستگی دارد و می­توان از چرخ ­های ماشین اسباب بازی و یا چرخ ­های موجود در بازار استفاده کرد. جنس آن­ها می­ تواند از چوب، فلز و یا پلاستیک باشد.
                                                          شکل 9-18- چرخ­ های پلاستیکی در ابعاد مختلف
                                                                                   شکل 9-19- چرخ اسکیت
                                                           شکل 9-20- نمونه ساخته شده به چرخ و محور چوبی
9-2-6- قرقره
قرقره ها نیرو را از موتور الکتریکی به محور می­ رسانند. یک قرقره بر روی موتور و دیگری بر روی محور نصب می­ شود. برای اینکه فشار زیادی به موتور وارد نشود اصولا قرقره نصب شده بر روی موتور،کوچکتر از قرقره روی محور است.
در انتخاب قرقره نیز باید نکاتی را در نظر گرفت برای مثال اگر قرقره روی موتور قطری برابر با 1 سانتی متر داشته باشد و قرقره بر روی محور قطرش 5 سانتی متر باشد، نسبت چرخش محور به موتور 1 به 5 می ­شود، یعنی هر پنج دوری که موتور می گردد محور یک دور کامل را طی می ­کند.
                                                                             شکل 9-21- نمای استفاده از قرقره
                                                                       شکل 9-22- انواع قرقره در سایزهای مختلف
9-2-7- سیم
از سیم برای انتقال جریان الکتریکی از پنل خورشیدی به موتور استفاده می ­شود. ضخامت سیم بر اساس مقدار جریانی که ما برای مدار کلی در نظر می گیریم تعیین می ­شود. در این خودرو چون ما جریان زیادی را انتقال نمی­ دهیم از سیم نازک استفاده می ­کنیم.
                                                                               شکل 9-23- سیم برای جریان پایین
9-2-8- کلید
از کلید برای قطع جریان الکتریکی در مدار استفاده می­ شود. در این خودرو زمانی که ما نمی­ خواهیم خودرو به حرکت درآید کلید را روی حالت خاموش قرار می ­دهیم و زمانی که بخواهیم خودرو را راه اندازی کنیم کلید را روی روشن قرار می­ دهیم. کلید دارای دوپایه می ­باشد، که بر سر راه یکی از سیم ­ها معمولا سیم مثبت قرار می­ گیرد و با وصل کردن آن کل مدار شروع به کار می­ کند.
                                                                                  شکل 9-24- کلید کوچک مداری 
                                                                                  شکل 9-25- کلید چکشی
9-2-9- بدنه
بسته به خلاقیت کاربر خودرو می­ تواند دارای بدنه باشد یا خیر. می­ توان با بهره گیری از خلاقیت بدن ه­ای زیبا برای خودرو طراحی و اجرا کرد یا می ­توان از وسایل آماده استفاده کرد.                                                              شکل 9-26- استفاده از کاغذ برای ساخت بدنه 
                                                                                   شکل 9-27- بدنه چوبی
                                                                              شکل 9-28- خودرو بدون بدنه
در صورت نبود بدنه پنل خورشیدی بر روی شاسی اصلی نصب می­ شود.
9-2-10- تسمه
از تسمه برای انتقال قدرت از موتور به محور استفاده می ­شود. یعنی وقتی موتور به حرکت درمی ­آید تسمه می ­چرخد و حرکت را به قرقره نصب شده روی محور انتقال می­ دهد. قرقره روی موتور و روی محور هرکدام دارای شیاری است که تسمه داخل آن شیار قرار می­ گیرد این شیار برای آن است که تسمه را سر جای خود نگه دارد و از خارج شدن آن جلوگیری کند.
                                                     شکل 9-29- استفاده از تسمه برای انتقال قدرت
                                                                شکل 9-30- استفاده از تسمه برای حرکت خودرو
 9-3- ساخت خودرو و مونتاژ قطعات
برای ساخت خودرو مراحل زیر را به ترتیب انجام می ­دهیم:
در این قسمت ما یک شاسی مستطیلی انتخاب می­ کنیم.
                                                                                شکل 9-31- نما از بالای شاسی
چهار عدد از این قطعه برای نگه داشتن شاسی بر روی محور در نظر می­ گیریم. و این قطعات را با فاصله مساوی از هم در قسمت عقب و جلوی شاسی می­ چسبانیم. درون هر یک از ای قطعات سوراخی تعبیه شده که قطر داخلی آن کمی بیشتر از قطر محورهاست، تا محورها به راحتی داخل آن ها حرکت نمایند.
                                                                                  شکل 9-32- نگهدارنده محور
                                                                                 شکل 9-33- نما از بغل شاسی    
                                                   شکل 9-34- نما از پایین شاسی پس از قرار دادن نگهدارنده های محور
پس از چسباندن این 4 قطعه به شاسی نوبت به جا زدن محورها می ­رسد، محورها در سوراخ تعبیه شده در این قطعات قرار می­گیرند.
                                                                                   شکل 9-35- نما از بغل محور
                                                                شکل 9-36- نما از پایین شاسی پس از جازدن محورها
حالا برای اینکه پس از جازدن چرخ ­ها، آن­ها در جای خود ثابت بمانند و حرکت نکنند از 4 قطعه نی استفاده می­ کنیم. علت استفاده از این قطعات این است که چرخ­­ ها به بدنه گیر نکنند.
                                                        شکل 9-37- قراردادن نی برای تنظیم فاصله چرخ از شاسی خودرو
قبل از جازدن چرخ ­ها می­ بایست قرقره را روی یکی از محورها نصب کنیم که در اینجا ما آن را روی محور عقب تعبیه می ­نماییم.
                                                                شکل 9-38- نما از پایین شاسی پس از نصب قرقره

                                                              شکل9-39- نما از بغل خودرو پس از جا زدن قرقره
حال چرخ ­ها را با کمک چسب بر روی محور نصب می ­کنیم.
                                                           شکل 9-40- نما از پایین شاسی پس از نصب چرخ­ ها
                                                              شکل 9-41- نما از بغل شاسی پس از نصب چرخ ­ها
پس از متصل کردن تمامی این قطعات به هم موتور را بر روی شاسی نصب می­ کنیم. قبل از نصب موتور بر روی شاسی باید بر روی محور موتور نیز یک قرقره نصب کنیم.
                                                                      شکل 9-42- موتور الکتریکی و محور آن
                                                   شکل 9-43- موتور الکتریکی و قرقره که بر روی محور آن نصب شده
حال موتور الکتریکی را روی شاسی نصب کرده و با چسب دو طرفه یا بست کمربندی نسبت به شاسی ثابت می­ کنیم. موتور الکتریکی را نزدیک به قرقره ای که بر روی محور قرار گرفته، نصب می­ کنیم.                                                             شکل9-44- نما از بالای شاسی پس از نصب موتور              
                                                         شکل 9-45- نما از بغل شاسی به همراه موتور الکتریکی
حال به کمک یه تسمه، قرقره روی محور موتور الکتریکی را به قرقره روی محور متصل می­ کنیم. باید توجه داشته باشیم که قبل از چسباندن موتور یکبار تسمه را جا بزنیم و آن را تحت کشش قرار دهیم، تسمه نباید بیش از اندازه شل و یا سفت باشد، سپس موتور را روی شاسی ثابت نماییم.
                         شکل 9-46- اتصال درست قرقره محور موتور و قرقره روی محور خودرو به کمک تسمه
                                                   شکل 9-47- اتصال قرقره موتور و قرقره روی محور اصلی با تسمه
بسته به خلاقیت کاربر کلید جریان، می ­تواند در قسمت­های مختلف خودرو نصب شود در این خودرو ما آن را در عقب خودرو تعبیه می­کنیم تا دسترسی ساده تری داشته باشد.
                                                               شکل 9-48- نما از بالای شاسی پس از نصب کلید
در این مرحله ما برای نصب پنل خورشیدی باید جایی را بر روی شاسی در نظر بگیریم. برای این­کار ما از دو قطعه مثلثی استفاده می­ کنیم و آن­ها را روی شاسی می­ چسبانیم.
                                               شکل 9-49- نما از بغل شاسی پس از نصب نگهدارنده پنل خورشیدی
در پشت پنل­ های خورشیدی دو جا برای اتصال سیم تعبیه شده، یکی قطب مثبت و دیگری منفی می باشد. که قبل از قرار دادن آن بر روی خودرو باید دو سیم به آن لحیم شود. برخی از پنل ­های موجود در بازار سیم به همراه دارند که در این صورت نیاز به لحیم کاری پنل رفع می ­شود.
                                                          شکل 9-50- لحیم کردن سیم به پنل خورشیدی
در سیستم ­های الکترونیکی معمولا قطب مثبت را به سیم قرمز و قطب منفی را به سیم سیاه یا سفید متصل می ­کنند.
در مرحله بعد پنل خورشیدی را روی قطعات مستطیلی می­ چسبانیم.
                                                    شکل 9-51- نما از بغل خودرو پس از نصب پنل خورشیدی
حالا دیگر موقع اتصال سیم به کل مدار است، سیم قرمز که به قطب مثبت پنل وصل شده به یکی از پایه های کلید لحیم می­ کنیم، به پایه دیگر نیز یک سیم لحیم کرده و آن را به یکی از پایه­ های موتور الکتریکی وصل کرده و سپس لحیم می­ کنیم. سیم مشکی یا سفید که به قطب منفی پنل خورشیدی وصل شده را مستقیما به پایه دیگر موتور لحیم می­ کنیم. باید دقت نمود که اگر پس از وصل کردن کلید، خودرو به سمت عقب حرکت کند، باید جای سیم هایی که به موتور وصل شده را عوض کنیم.
                                                    شکل 9-52- اتصال پنل خورشیدی به کلید و موتور الکتریکی
 پس از انجام تمامی این کار­ها خودرو آماده­ی حرکت می­ شود.
وسایل مورد نیاز :
1. پنل خورشیدی
2.موتور الکتریکی کوچک
3.شاسی
4.محور
5.چرخ
6.قرقره در دو سایز
7.سیم
8.کلید
9.بدنه
10.تسمه
تکلیف 1 : خودرو خورشیدی بسازید.
تکلیف 2 :شباهت ها و تفاوت­های بین قرقره و چرخدنده را بیان کنید.
محل بازدید ، اردو یا خرید :فروشگاه­های وسایل روباتیک، سایت شرکت­های فروش این گونه وسایل
منابع مطالعه :
www.noandishaan.com
landaelectronic.com
 تنظیم کننده: محبوبه همت

 مطالب مرتبط :
خودروهای سبز-جلسه اول
خودروهای سبز -جلسه دوم
خودروهای سبز -جلسه سوم
خودروهای سبز -جلسه چهارم
خودروهای سبز -جلسه پنجم
خودروهای سبز -جلسه ششم
خودروهای سبز -جلسه هفتم
 خودروهای سبز -جلسه هشتم
خودروهای سبز-جلسه نهم