Kaip paleisti akumuliatoriaus laikrodį naudojant saulės energiją: 15 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Šis indėlis tęsiasi nuo ankstesnio 2016 m. (Žr. Čia), tačiau per tą laiką buvo sukurta komponentų, kurie labai palengvina darbą ir pagerina našumą. Čia pateikti metodai leis saulės energija varomą laikrodį lengvai išdėstyti tokiose vietose kaip oranžerija ar apsaugota veranda ir galbūt namo viduje, kur tam tikru paros metu yra pakankamai šviesos, pavyzdžiui, prie lango ar įstiklintų išorinių durų. būtų eksperimentuojama. Radijo bangomis valdomo laikrodžio naudojimas atveria galimybę turėti laikrodį, kurį galima palikti be priežiūros daugelį metų.

Sauga Atminkite, kad didelis super kondensatorius gali sulaikyti daug energijos, o jei jis yra trumpas, jis gali generuoti pakankamai srovės, kad laidai trumpą laiką švytėtų raudonai.

Norėčiau pridurti, kad pirmame „Instructable“rodomi laikrodžiai vis dar veikia laimingai.

1 žingsnis: nauji super kondensatoriai

Aukščiau esančioje iliustracijoje parodytas 500 Faradų talpos superkondensatorius. Dabar juos pigiai galima įsigyti „eBay“ir jie naudojami automobilių inžinerijos praktikoje. Jie yra žymiai didesni nei 20 ar 50 Farado vienetų, kurie paprastai buvo prieinami mano pirmojo straipsnio metu. Paveikslėlyje matote, kad jie yra gana dideli fiziškai ir netelpa už daugumos laikrodžių ir turi būti laikomi atskirai.

Mūsų tikslui labai svarbu tai, kad įkraunant iki 1,5 volto, 500 Farad kondensatoriuje yra pakankamai energijos, kad maždaug tris savaites veiktų įprastas akumuliatoriaus laikrodis, kol įtampa nukris iki šiek tiek daugiau nei volto ir laikrodis sustos. Tai reiškia, kad kondensatorius gali išlaikyti laikrodį nuobodžiais laikotarpiais žiemą, kai trūksta saulės energijos, ir tada pasivyti šviesią dieną.

Čia taip pat galima paminėti, kad pastaruoju metu madingi tapo dideli lauko laikrodžiai ir jie būtų labai pritaikomi straipsnyje parodytoms technikoms. (Ar šie lauko laikrodžiai bus pakankamai tvirti, kad ilgai veiktų lauke, yra ginčytinas klausimas.)

2 žingsnis: reikalingi komponentai

Jums reikės akumuliatoriaus laikrodžio. Šiame straipsnyje pavaizduotas yra 12 colių skersmens ir yra valdomas radijo ryšiu iš JK „Anthorn“, kuris perduoda 60 kHz dažniu. Jis buvo pirktas vietinėje parduotuvėje.

Kiti komponentai parodyti aukščiau esančiame paveikslėlyje.

Vienas 500 Farad super kondensatorius. („eBay“.)

Vienas 6 voltų 100 mA saulės blokas. Čia pavaizduotas yra 11 cm x 6 cm ir gautas iš „Messrs CPS Solar“:

www.cpssolar.co.uk

bet plačiai prieinama internete.

Likusius komponentus galima plačiai įsigyti iš elektroninių komponentų tiekėjų. Aš naudoju ponus Bitsbox:

www.bitsbox.co.uk/

1 2N3904 silicio NPN tranzistorius. Geras darbinis arkliukas, bet bet koks silicio NPN veiks.

4 1N4148 silicio diodas. Ne kritinis, bet reikalingas skaičius gali skirtis, žr.

1 100 x 75 x 40 mm ABS korpusas. Aš naudojau juodą, nes saulės elementas yra juodas. Mano atveju super kondensatoriuje buvo tik labai mažai veiksmų laisvės-jums gali tekti padidinti kitą dėžutės dydį!

Juostelės gabalėlis. Manoji buvo išpjauta iš 127x95 mm gabalo ir suteikia reikiamą plotį, kad būtų galima įdėti į ABS dėžutę.

Jums reikės raudonos ir juodos vielos vielos, o galutiniam surinkimui naudojau tuščią spausdintinę plokštę ir lanksčius silikoninius klijus.

Elektroninei statybai jums reikės kuklių įrankių, įskaitant lituoklį.

3 žingsnis: grandinė

Super kondensatoriaus maksimali įtampa yra 2,7 voltai. Norint paleisti laikrodį, mums reikia 1,1–1,5 voltų. Įprasti akumuliatoriaus elektrinio laikrodžio judesiai gali toleruoti aukštesnę įtampą, tačiau radijo laikrodis turi elektronines grandines, kurios gali tapti nepastovios, jei maitinimo įtampa yra per aukšta.

Aukščiau pateikta schema rodo vieną sprendimą. Grandinė iš esmės yra spinduliuotės pasekėja. Saulės elementų išėjimas taikomas 2N3904 tranzistoriaus kolektoriui ir bazei per 22 kΩ rezistorių. Nuo pagrindo iki žemės turime keturių 1N4148 silicio signalinių diodų grandinę, kuri, maitinama 22 k omų rezistoriumi, sukuria maždaug 2,1 volto įtampą tranzistoriaus bazėje, nes kiekvieno diodo priekinė įtampa sumažėja maždaug per pusę volto sąlygos. Gauta įtampa tranzistoriaus emiteryje, tiekiančiame super kondensatorių, yra apie reikiamą 1,5 volto, nes tranzistoriuje yra 0,6 volto įtampos kritimas. Įprastas blokavimo diodas, reikalingas norint išvengti srovės nutekėjimo per saulės elementą, nereikalingas, nes tranzistoriaus bazinė spinduliuotės sankryža atlieka šį darbą.

Tai grubus, bet labai efektyvus ir pigus. Vienas Zenerio diodas galėtų pakeisti diodų grandinę, tačiau žemos įtampos Zeneriai nėra tokie plačiai prieinami kaip aukštesnės įtampos. Aukštesnę ar žemesnę įtampą galima gauti naudojant daugiau ar mažiau diodų grandinėje arba naudojant skirtingus diodus, turinčius skirtingas priekinės įtampos charakteristikas.

4 žingsnis: išbandykite mūsų grandinę 1

Prieš gamindami galutinę „kietąją“versiją, turime išbandyti savo grandinę, kad patikrintume, ar viskas gerai ir ar sukuriame teisingą super kondensatoriaus įtampą, ir, svarbiausia, kad sukurta įtampa negali viršyti 2,7 volto vardinės vertės.

Aukščiau esančiame paveikslėlyje matysite bandymo grandinę, kuri yra labai panaši į schemą, parodytą ankstesniame žingsnyje, tačiau čia super kondensatorius buvo pakeistas 1000 mikroFarad elektrolitiniu kondensatoriumi, kuris lygiagrečiai turi 47 kOhm rezistorių. Rezistorius leidžia įtampai nutekėti, kad būtų rodomi naujausi rodmenys, nes šviesos įvestis kinta.

5 žingsnis: išbandykite mūsų grandinę 2

Aukščiau esančiame paveikslėlyje galite pamatyti, kaip grandinė buvo laikinai prijungta prie be litavimo duonos lentos, kurios įtampa buvo išmatuota multimetru. Grandinė buvo išdėstyta šalia lango, turint žaliuzes, kad būtų galima keisti fotoelementą pasiekiančią šviesą.

Multimetras rodo patenkinamą 1,48 volto įtampą, kuri kinta plius arba minus 0,05 voltai, keičiantis šviesos įėjimui. Būtent to ir reikia ir galima naudoti šią komponentų kolekciją.

Jei rezultatas neteisingas, šiame etape galite pridėti arba pašalinti diodus iš grandinės, kad padidintumėte arba sumažintumėte išėjimo įtampą, arba eksperimentuokite su skirtingais diodais, turinčiais skirtingas priekines charakteristikas.

6 žingsnis: supjaustykite „Stripboard“

Mano atveju tai buvo labai paprasta, nes juostelės plotis yra 127 mm, o gabalas buvo pjautas, kad būtų galima įkišti į ABS dėžės liejinius.

7 žingsnis: Paruoškite saulės elementą

Kai kuriuose saulės blokuose galite pastebėti, kad raudoni ir juodi laidai jau buvo prilituoti prie saulės elemento kontaktų, kitaip lituokite juodos vielos ilgio laidą prie neigiamo saulės elemento jungties ir panašaus ilgio raudonos vielos laidą prie teigiamo jungtis. Kad statybos metu jungtys nebūtų atitrauktos nuo saulės kolektoriaus, aš pritvirtinau laidą prie saulės elemento korpuso, naudodami lanksčius silikoninius klijus, ir palikau, kad sustingtų.

8 veiksmas: uždėkite saulės elementą ant ABS dėžės

Gręžkite mažą skylę ABS dėžutės apačioje, skirtą prijungimo laidams. Uždėkite keturis didelius silikoninio klijų lizdus, kaip parodyta, praleiskite jungiamuosius laidus per skylę ir švelniai uždėkite saulės elementą. Saulės elementas didžiuojasi ABS dėže, kad jungiamieji laidai galėtų praeiti po apačia, todėl dideli klijų lizdai turi būti dideli-pakeisti savo mintis šiame etape bus labai netvarkinga! Palikite sustingti.

9 žingsnis: patikrinkite savo darbą

Dabar turėtumėte turėti kažką panašaus į rezultatą aukščiau esančioje nuotraukoje.

10 veiksmas: gręžkite skylę, kad galėtumėte išeiti iš saulės energijos modulio

Šiame etape turime galvoti iš anksto ir apsvarstyti, kaip energija išeina iš maitinimo bloko ir tiekiama iki laikrodžio, ir mes turime išgręžti skylę ABS dėžutėje, kad tai leistų. Aukščiau esančiame paveikslėlyje parodyta, kaip aš tai padariau, bet aš galėjau padaryti geriau, jei ėjau labiau link vidurio, taip padėdamas laidus mažiau matomoje vietoje. Jūsų laikrodis greičiausiai bus kitoks, todėl pasiūlykite maitinimo bloką iki jo ir nustatykite geriausią skylės padėtį, kurią reikia išgręžti dar prieš montuojant dėžę su įvairiais komponentais.

11 veiksmas: lituokite komponentus prie „Stripboard“

Lituokite komponentus prie juostos, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje. Grandinė yra paprasta ir yra daug vietos komponentams paskleisti. Nesivaržykite, kad lydmetalis sujungtų dvi vario eilutes, kad būtų galima prijungti prie žemės, padėties ir išvesties. Šiuolaikinė juostelė yra gana subtili ir, jei ilgai lituosite ir lituosite, takeliai gali pakilti.

12 žingsnis: Surinkite saulės energijos bloką

Naudodami juodos ir raudonos spalvos vielinį laidą ir griežtai laikydamiesi poliškumo, prijunkite saulės kolektoriaus laidus prie juostos, o išėjimo galią - prie super kondensatoriaus, o tada sudarykite porą 18 colių laidų, kurie galiausiai bus prijungti prie laikrodžio. Naudokite pakankamai vielos, kad būtų galima surinkti tik už dėžutės ribų. Dabar įkiškite juosteles į ABS dėžutės lizdus ir sekite super kondensatorių naudodami „Blu-Tack“pagalvėles, kad laikytumėte įrenginį vietoje. Saugumo sumetimais naudokite maskavimo juostą, kad atlaisvintumėte tuščius išvesties laidų galus, kad išvengtumėte jų sutrumpėjimo. Švelniai įkiškite vielos perteklių į likusią dėžutės vietą ir užsukite dangtelį.

13 veiksmas: prijunkite įrenginį prie laikrodžio

Kiekvienas laikrodis bus kitoks. Mano atveju, susieti laikrodį su saulės energijos bloku buvo paprasčiausias klausimas, kaip naudoti paprastą vienpusę spausdintinę plokštę, maždaug keturių su puse x dviejų colių, priklijuotą prie laikrodžio ir saulės bloko silikoniniais klijais ir leisti nusistovėti. Gali pakakti grindų laminato. Dar neprijunkite įrenginio elektra, bet laikrodį ir saulės kolektorių padėkite saulės šviesoje arba šviesioje vietoje ir leiskite superkondensatoriui įkrauti iki 1,4 volto.

Kai kondensatorius įkraunamas, prijunkite laidus prie laikrodžio, naudodami medinio kaiščio ilgį, kad palaikytumėte jungtis. Dabar laikrodis turėtų veikti.

Pridedamame paveikslėlyje atkreipkite dėmesį, kad palaidi laidai buvo sutvarkyti pora „Blu-Tack“dėmių.

14 žingsnis: baigta

Aukščiau esančiame paveikslėlyje parodyta, kaip mano laikrodis linksmai veikia mūsų oranžerijoje, kur jis turėtų veikti ir toliau, susidurdamas su aštuonių valandų žiemos dienomis ir „pavasario pirmyn atgal“. Maitinimo įtampa yra 1,48 volto, nepaisant to, kad praėjome rudens lygiadienį ir sutrumpėjo dienos.

Ši sąranka gali būti įdiegta namo viduje, tačiau tai turėtų būti eksperimento objektas. Jungtinėje Karalystėje yra tendencija, kad šiais laikais namai turi mažesnius langus, o aplinkos šviesa gali būti šiek tiek silpna, tačiau dirbtinė šviesa gali ištaisyti pusiausvyra.

15 žingsnis: kai kurios paskutinės mintys

Kai kurie gali pabrėžti, kad baterijos yra labai pigios, tad kam nerimauti? Atsakymas į klausimą nėra lengvas, tačiau man tai yra malonumas pradėjus ką nors, kas daugelį metų gali veikti be priežiūros, galbūt atokioje ir neprieinamoje vietoje.

Kitas pagrįstas klausimas yra "Kodėl gi ne naudoti Ni/Mh įkraunamą elementą vietoj super kondensatoriaus?". Tai veiktų, elektronika galėtų būti daug paprastesnė, o tokio elemento 1,2 volto veikimo įtampa beveik atitiktų minimalų akumuliatoriaus laikrodžio įtampos reikalavimą. Tačiau įkraunami elementai turi ribotą tarnavimo laiką, tuo tarpu mes tikimės, kad super kondensatoriai tarnaus tiek, kiek tikimės iš bet kurio kito elektroninio komponento, nors to dar reikia pamatyti.

Šis projektas parodė, kad dabar automobilių inžinerijoje naudojami didelės vertės super kondensatoriai gali būti lengvai įkraunami naudojant saulės energiją. Tai gali atverti daugybę galimybių:

Nuotolinės programos, tokios kaip radijo švyturiai, kuriose viskas, įskaitant saulės elementą, gali būti saugiai sumontuotas tvirtame stikliniame korpuse, pavyzdžiui, saldžiame inde.

Puikiai tinka Joule Thief tipo grandinėms su vienu super kondensatoriumi, kuris vienu metu gali tiekti daugybę grandinių.

Super kondensatoriai gali būti lengvai prijungti lygiagrečiai, kaip ir visi kondensatoriai, taip pat galima du iš eilės sudėti be balansavimo rezistorių komplikacijos. Matau galimybę turėti pakankamai pastarųjų įrenginių lygiagrečiai, kad būtų galima labai greitai įkrauti mobilųjį telefoną, pavyzdžiui, naudojant patentuotą įtampos keitiklį.