Kā darbināt akumulatora pulksteni ar saules enerģiju: 15 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Šis ieguldījums izriet no iepriekšējā 2016. gada (skatīt šeit,), bet starplaikā ir notikusi komponentu izstrāde, kas ievērojami atvieglo darbu un uzlabo sniegumu. Šeit parādītie paņēmieni ļaus ar saules enerģiju darbināmu pulksteni viegli izvietot tādās vietās kā ziemas dārzs vai nojume, un, iespējams, mājā, kur dienas laikā ir pieejams pietiekami daudz gaismas, piemēram, pie loga vai stiklotām ārdurvīm. būtu pakļauts eksperimentam. Radio vadāmā pulksteņa izmantošana paver iespēju iegūt pulksteni, kuru gadiem ilgi var atstāt bez uzraudzības.

Drošība Ņemiet vērā, ka liels super kondensators var saturēt daudz enerģijas un, ja tas ir īsslēgts, tas var radīt pietiekami daudz strāvas, lai vadi īslaicīgi spīdētu sarkanā krāsā.

Piebildīšu, ka pirmajā Instructable attēlotie pulksteņi joprojām darbojas laimīgi.

1. solis: jauni superkondensatori

Iepriekš redzamajā ilustrācijā parādīts superkondensators ar 500 Faradu ietilpību. Tie tagad ir lēti pieejami eBay un tiek izmantoti automobiļu inženierijas praksē. Tie ir ievērojami lielāki par 20 vai 50 Farad vienībām, kas parasti bija pieejamas mana pirmā raksta laikā. Attēlā redzams, ka tie fiziski ir diezgan lieli un neietilpst aiz vairuma pulksteņu un ir jānovieto atsevišķi.

Mūsu nolūkam ļoti svarīgi ir tas, ka, uzlādējot līdz 1,5 voltiem, 500 Farad kondensatorā ir pietiekami daudz enerģijas, lai aptuveni trīs nedēļas darbinātu tipisku akumulatora pulksteni, pirms spriegums nokrītas nedaudz virs voltiem un pulkstenis apstājas. Tas nozīmē, ka kondensators ziemā, kad saules enerģija ir nepietiekama, var saglabāt pulksteni, kas darbojas blāvi, un pēc tam nokļūt spožā dienā.

Šeit var arī pieminēt, ka lielie āra pulksteņi pēdējā laikā ir kļuvuši moderni, un tie būtu ļoti pielāgojami rakstā parādītajiem paņēmieniem. (Vai šie āra pulksteņi būs pietiekami izturīgi, lai ilgstoši darbotos ārā, ir strīdīgs jautājums.)

2. darbība. Nepieciešamās sastāvdaļas

Jums būs nepieciešams akumulatora pulkstenis. Šajā rakstā redzamais ir 12 collu diametrā un tiek vadīts ar radio no Anthorn Apvienotajā Karalistē, kas pārraida 60 kHz. Tas tika nopirkts vietējā veikalā.

Pārējās sastāvdaļas ir parādītas attēlā.

Viens 500 Farad super kondensators. (eBay.)

Viens 6 voltu 100mA saules bloks. Šeit redzamais ir 11 cm x 6 cm, un tas tika iegūts no Messrs CPS Solar:

www.cpssolar.co.uk

bet plaši pieejams internetā.

Pārējās sastāvdaļas ir plaši pieejamas no elektronisko komponentu piegādātājiem. Es izmantoju kungi Bitsbox:

www.bitsbox.co.uk/

1 2N3904 silīcija NPN tranzistors. Labs darba zirgs, taču derēs jebkurš silīcija NPN.

4 1N4148 silīcija diode. Nav kritisks, bet nepieciešamais skaits var atšķirties, skatiet turpmāko tekstu.

1 100 x 75 x 40 mm ABS korpuss. Es izmantoju melnu, jo saules baterija ir melna. Manā gadījumā super kondensators tikko aprīkots ar ļoti mazu rīcības brīvību-iespējams, jums būs jāpalielina nākamā kastes izmērs!

Sloksnes dēļa gabals. Manējais tika izgriezts no 127x95 mm gabala un nodrošina pareizo platumu, lai to varētu ievietot ABS kastē.

Jums būs nepieciešama sarkana un melna dzīslu stieple, un galīgajai montāžai es izmantoju tukšu iespiedshēmas plates gabalu un elastīgu silikona līmi.

Elektroniskai konstrukcijai būs nepieciešami pieticīgi instrumenti, ieskaitot lodāmuru.

3. solis: ķēde

Superkondensatora maksimālais spriegums ir 2,7 volti. Lai darbinātu pulksteni, mums ir nepieciešami 1,1–1,5 volti. Parastās akumulatora elektriskā pulksteņa kustības var paciest spriegumu virs tā, bet radio pulkstenim ir elektroniska shēma, kas var kļūt nepareiza, ja barošanas spriegums ir pārāk augsts.

Iepriekš redzamā shēma parāda vienu risinājumu. Ķēde būtībā ir emitētāja sekotājs. Saules baterijas izeja tiek izmantota 2N3904 tranzistora kolektoram un pamatnei, izmantojot 22 kΩ pretestību. No pamatnes līdz zemei mums ir četru 1N4148 silīcija signāla diodes, kuru barošana no 22 kΩ rezistora rada tranzistora pamatnes spriegumu aptuveni 2,1 voltu, jo katrai diodei sprieguma kritums uz priekšu ir aptuveni nosacījumiem. Iegūtais spriegums uz tranzistora emitētāja, kas baro super kondensatoru, ir aptuveni nepieciešamais 1,5 volti, jo tranzistorā ir 0,6 voltu sprieguma kritums. Parastā bloķējošā diode, kas nepieciešama, lai novērstu strāvas noplūdi caur saules elementu, nav nepieciešama, jo tranzistora bāzes emitētāja savienojums veic šo darbu.

Tas ir neapstrādāts, bet ļoti efektīvs un lēts. Viena Zener diode varētu aizstāt diodes ķēdi, bet zemsprieguma zeneri nav tik plaši pieejami kā augstākā sprieguma. Augstāku vai zemāku spriegumu var iegūt, ķēdē izmantojot vairāk vai mazāk diodes vai izmantojot dažādas diodes ar atšķirīgiem priekšējā sprieguma raksturlielumiem.

4. solis: pārbaudiet mūsu ķēdi 1

Pirms galīgās “cietās” versijas izveides mums ir jāpārbauda mūsu ķēde, lai pārbaudītu, vai viss ir kārtībā un vai mēs ģenerējam pareizo spriegumu superkondensatoram un, pats galvenais, ka radītais spriegums nevar pārsniegt 2,7 voltu nominālo vērtību.

Iepriekš redzamajā attēlā redzēsit testa ķēdi, kas ir ļoti līdzīga iepriekšējā solī parādītajai shēmai, bet šeit super kondensators ir aizstāts ar 1000 mikroFarad elektrolītisko kondensatoru, kuram paralēli ir 47 kOhm rezistors. Rezistors ļauj noplūst spriegumam, lai nodrošinātu atjauninātu nolasījumu, jo gaismas ieeja mainās.

5. darbība: pārbaudiet mūsu ķēdi 2

Iepriekš redzamajā attēlā var redzēt, kā ķēde īslaicīgi tika pieslēgta pie lodēšanas plātnes ar spriegumu, kas izmērīts uz multimetra. Ķēde tika novietota pie loga, un bija pieejamas žalūzijas, lai mainītu gaismu, kas sasniedz fotoelementu.

Multimetrs parāda apmierinošu 1,48 voltu spriegumu, kas mainījās plus vai mīnus 0,05 volti, mainoties gaismas ieejai. Tas ir tieši tas, kas nepieciešams, un šo sastāvdaļu kolekciju var izmantot.

Ja rezultāts nav pareizs, šajā posmā jūs varat pievienot vai noņemt ķēdes diodes, lai palielinātu vai samazinātu izejas spriegumu, vai eksperimentēt ar dažādām diodēm ar atšķirīgām priekšējām īpašībām.

6. darbība: izgrieziet Stripboard

Manā gadījumā tas bija ļoti vienkārši, jo sloksnes plāksnes platums ir 127 mm, un gabals tika sazāģēts, lai ievietotu ABS kastes veidnēs.

7. solis: Sagatavojiet saules elementu

Izmantojot dažus saules blokus, jūs varat konstatēt, ka sarkanie un melnie vadi jau ir pielodēti pie saules baterijas kontaktiem, pretējā gadījumā pielodējiet melnas dzīslas stieples garumu pie saules baterijas negatīvā savienojuma un līdzīgu garumu ar sarkanu pavedienu uz pozitīvu savienojums. Lai konstrukcijas laikā netiktu atrauti savienojumi no saules paneļa, es ar elastīgu silikona līmi nostiprināju vadu pie saules baterijas korpusa un atstāju to sacietēt.

8. solis: uzklājiet saules bateriju uz ABS kastes

Izurbiet nelielu caurumu ABS kārbas apakšā savienojuma vadiem. Uzklājiet četrus lielus silikona līmes gabaliņus, kā parādīts attēlā, izlaidiet savienojošos vadus caur caurumu un viegli uzklājiet saules bateriju. Saules baterija lepojas ar ABS kārbu, lai savienojošie vadi varētu iet zem tā, tāpēc lielajiem līmes gabaliem ir jābūt lieliem-mainīt savu viedokli šajā posmā būs ļoti netīrs! Atstāj sacietēt.

9. solis: pārbaudiet savu darbu

Tagad jums vajadzētu iegūt kaut ko līdzīgu iepriekš attēlā redzamajam rezultātam.

10. solis: urbiet caurumu, lai izietu no saules enerģijas moduļa

Šajā posmā mums ir jādomā uz priekšu un jāapsver, kā jauda atstāj barošanas bloku un barojas līdz pulkstenim, un mums ir jāizurbj caurums ABS kastē, lai to izdarītu. Iepriekš redzamajā attēlā parādīts, kā es to darīju, bet es būtu varējis labāk, ja būtu devies vairāk uz vidu, tādējādi novietojot vadus mazāk redzamā vietā. Jūsu pulkstenis, visticamāk, būs atšķirīgs, tāpēc piedāvājiet barošanas bloku līdz tam un izvēlieties labāko cauruma pozīciju, kas jāizurbj tagad, pirms kārba ir aprīkota ar dažādām sastāvdaļām.

11. solis: pielodējiet komponentus sloksnes dēļā

Lodējiet komponentus pie sloksnes, kā parādīts attēlā. Ķēde ir vienkārša, un ir pietiekami daudz vietas, lai izkliedētu komponentus. Jūtieties brīvi, lai lodēt varētu savienot divas vara rindas savienojumiem ar zemi, pozicionēšanu un izvadi. Mūsdienu striptīza dēlis ir diezgan delikāts, un, ja jūs pavadāt pārāk ilgi lodēšanai un atkausēšanai, kāpnes var pacelties.

12. solis: salieciet saules enerģijas bloku

Izmantojot melno un sarkano dzīslu vadu un stingri ievērojot polaritāti, savienojiet saules paneļa vadus ar sloksnes plāksni un izejas jaudu pie superkondensatora, un pēc tam izveidojiet 18 collu vadu pāri, kas galu galā pievienosies pulkstenim. Izmantojiet pietiekami daudz stieples, lai varētu montēt tikai ārpus kastes. Tagad ievietojiet sloksnes dēļu bloku ABS kastes spraugās un sekojiet līdzi superkondensatoram, izmantojot Blu-Tack spilventiņus, lai noturētu ierīci vietā. Drošības nolūkos izmantojiet maskēšanas lenti, lai atdalītu izejas vadu tukšos galus, lai novērstu to īssavienojumu. Viegli ievietojiet lieko vadu kastes atlikušajā vietā un pēc tam pieskrūvējiet vāku.

13. darbība. Savienojiet ierīci ar pulksteni

Katrs pulkstenis būs atšķirīgs. Manā gadījumā pulksteņa pievienošana saules enerģijas blokam bija vienkārši jautājums par vienkāršas vienpusējas iespiedshēmas plates gabalu, kas aptuveni četrarpus ar divām collām pielīmēts pie pulksteņa un saules enerģijas bloka ar silikona līmi un ļauj iestatīt. Var pietikt ar grīdas laminātu. Nepievienojiet ierīci elektriski, bet novietojiet pulksteni un saules paneli saules gaismā vai gaišā vietā un ļaujiet superkondensatoram uzlādēt līdz 1,4 voltiem.

Kad kondensators ir uzlādēts, pievienojiet vadus pulkstenim, izmantojot koka dībeļa garumu, lai noturētu savienojumus. Pulkstenim tagad vajadzētu darboties.

Pievienotajā attēlā ņemiet vērā, ka vaļīgie vadi ir sakārtoti ar pāris Blu-Tack lāsēm.

14. solis: pabeigts

Iepriekš redzamajā attēlā redzams, kā mans pulkstenis priecīgi darbojas mūsu ziemas dārzā, kur tam vajadzētu darboties, turpinot tikt galā ar astoņu stundu ziemas dienām un “pavasara priekšu. Barošanas spriegums ir 1,48 volti, neraugoties uz to, ka esam pagājuši rudens ekvinokcija ar dienu saīsināšanos.

Šo iekārtu, iespējams, varētu izvietot mājas iekšienē, taču tam vajadzētu būt eksperimenta priekšmetam. Apvienotajā Karalistē mājām ir tendence šajos laikos būt mazākiem logiem, un apkārtējā gaisma var būt nedaudz vāja, bet mākslīgā gaisma var laboties balanss.

15. solis: dažas pēdējās domas

Daži var norādīt, ka baterijas ir ļoti lētas, tad kāpēc uztraukties? Uz jautājumu nav viegli atbildēt, bet man tas ir gandarījums, uzsākot kaut ko tādu, kas gadiem ilgi var darboties bez uzraudzības, iespējams, attālā un nepieejamā vietā.

Vēl viens pamatots jautājums ir "Kāpēc neizmantot uzlādējamu Ni/Mh elementu superkondensatora vietā?". Tas darbotos, elektronika varētu būt daudz vienkāršāka, un šādas šūnas 1,2 voltu darbības spriegums gandrīz apmierinātu akumulatora pulksteņa minimālo sprieguma prasību. Tomēr uzlādējamām šūnām ir ierobežots kalpošanas laiks, turpretī mēs ceram, ka superkondensatoriem būs tāds mūžs, kādu mēs sagaidām no jebkura cita elektroniskā komponenta, lai gan tas vēl nav redzams.

Šis projekts ir parādījis, ka augstvērtīgos superkondensatorus, ko tagad izmanto automobiļu inženierijā, var viegli uzlādēt, izmantojot saules enerģiju. Tas varētu pavērt vairākas iespējas:

Attālās lietojumprogrammas, piemēram, radio bākas, kurās visu, ieskaitot saules bateriju, var droši ievietot izturīgā stikla korpusā, piemēram, saldā burkā.

Lieliski piemērots Joule Thief tipa shēmām ar vienu super kondensatoru, kas potenciāli vienlaikus piegādā vairākas ķēdes.

Super kondensatorus var viegli savienot paralēli, tāpat kā visus kondensatorus, kā arī ir iespējams izvietot divus secīgi, nesarežģot balansēšanas rezistorus. Es redzu iespēju, ka, izmantojot īpašumā esošu pastiprināta sprieguma pārveidotāju, paralēli pietiek ar šīm pēdējām vienībām, lai, piemēram, ļoti ātri uzlādētu mobilo tālruni.