Aku kella töötamine päikeseenergiaga: 15 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

See panus tuleneb eelmisest 2016. aastast (vt siit), kuid vahepealsel perioodil on toimunud komponentide väljatöötamine, mis muudavad töö palju lihtsamaks ja tulemuslikkuse paremaks. Siin näidatud tehnikad võimaldavad päikeseenergial töötavat kella hõlpsasti kasutada sellistes kohtades nagu talveaed või kaitstud veranda ja võib -olla ka maja sees, kus päeva jooksul on piisavalt valgust, näiteks akna või klaasitud välisukse juures. oleks katse all. Raadio teel juhitava kella kasutamine avab võimaluse saada kella, mille võib aastaid järelevalveta jätta.

Ohutus Pidage meeles, et suur superkondensaator mahutab palju energiat ja lühise korral võib see tekitada piisavalt voolu, et juhtmed lühikese aja jooksul punaselt helendada.

Lisaksin, et esimeses Instructable'is näidatud kellad töötavad endiselt rõõmsalt.

Samm: uued superkondensaatorid

Ülaltoodud joonisel on kujutatud superkondensaatorit, mille maht on 500 Faradi. Need on nüüd eBays odavalt saadaval ja neid kasutatakse autotööstuse praktikas. Need on tohutult suuremad kui 20 või 50 Faradi ühikut, mis olid minu esimese artikli ajal tavapäraselt saadaval. Pildilt näete, et need on füüsiliselt üsna suured ja ei mahu enamiku kellade taha ning peavad olema eraldi paigutatud.

Meie eesmärgi jaoks on väga oluline, et kuni 1,5 -voldise laadimise korral on 500 Faradi kondensaatoris piisavalt energiat, et töötada tüüpilise aku kellaga umbes kolm nädalat, enne kui pinge langeb veidi üle volti ja kell peatub. See tähendab, et kondensaator suudab talveperioodil, kui päikeseenergiat napib, kella talletada ja seejärel helgele päevale järele jõuda.

Siinkohal võib mainida ka seda, et suured väliskellad on viimasel ajal muutunud moes ja need sobiksid väga hästi artiklis näidatud tehnikatega. (Kas need väliskellad on piisavalt tugevad, et pikas tempos õues vastu pidada, on vaieldav.)

2. etapp: vajalikud komponendid

Teil on vaja aku kella. Selles artiklis näidatud on 12 tolli läbimõõduga ja seda raadio teel juhitakse Ühendkuningriigi Anthornist, mis edastab sagedust 60 kHz. See osteti kohalikus poes.

Ülejäänud komponendid on näidatud ülaltoodud pildil.

Üks 500 Faradi superkondensaator. (eBay.)

Üks 6 -voldine 100mA päikesepaneel. Siin näidatud on 11 cm x 6 cm ja saadi firmalt Messrs CPS Solar:

www.cpssolar.co.uk

kuid Internetis laialdaselt saadaval.

Ülejäänud komponendid on elektroonikakomponentide tarnijatelt laialdaselt saadaval. Ma kasutan härra Bitsboxi:

www.bitsbox.co.uk/

1 2N3904 räni NPN transistor. Hea tööhobune, kuid mis tahes räni NPN töötab.

4 1N4148 ränidiood. Pole kriitiline, kuid nõutav arv võib erineda, vt hilisemat teksti.

1 100 x 75 x 40 mm ABS -korpus. Kasutasin musta, kuna päikesepatarei on must. Minu puhul oli superkondensaatoril väga vähe vabadust-võib-olla peate järgmise kasti suurendama!

Tükk riba. Minu oma lõigati tükist 127x95mm ja see annab ABS -karpi sobiva laiuse.

Te vajate punast ja musta keerdtraati ning lõplikuks kokkupanekuks kasutasin tühja trükkplaati ja painduvat silikoonliimi.

Elektroonilise ehituse jaoks vajate tagasihoidlikke tööriistu, sealhulgas jootekolvi.

3. samm: vooluring

Superkondensaatori maksimaalne pinge on 2,7 volti. Kella käitamiseks vajame 1,1–1,5 volti. Tavalised patareide elektrilised kellaliigutused võivad taluda kõrgemat pinget, kuid raadio kellal on elektrooniline vooluring, mis võib muutuda ebaühtlaseks, kui toitepinge on liiga kõrge.

Ülaltoodud skeem näitab ühte lahendust. Vooluahel on sisuliselt emitteri järgija. Päikesepatarei väljund rakendatakse 2N3904 transistori kollektorile ja alusele 22 kΩ takisti kaudu. Alusest maapinnale on meil kett 1N4148 ränisignaaldioodi, mille toiteallikaks on 22 kOomi takisti, mille tulemuseks on transistori aluse pinge umbes 2,1 volti, kuna igal dioodil on nende all pingelangus umbes pool volti tingimused. Superkondensaatorit toitva transistori emitteri pinge on umbes 1,5 volti, kuna transistoris on 0,6 -voldine pingelangus. Tavaline blokeerimisdiood, mis on vajalik päikesepatarei kaudu voolu tagasivoolu vältimiseks, pole vajalik, kuna transistori baasemitteri ristmik teeb seda tööd.

See on toore, kuid väga tõhus ja odav. Üks Zeneri diood võib dioodide ahela asendada, kuid madalpinge zenerid pole nii laialdaselt kättesaadavad kui kõrgema pingega. Kõrgemat või madalamat pinget on võimalik saada, kasutades ahelas rohkem või vähem dioode või kasutades erinevaid dioode, millel on erinevad edasipinge omadused.

4. samm: testige meie vooluringi 1

Enne lõpliku kõva versiooni tootmist peame testima oma vooluringi, et kontrollida, kas kõik on korras ja kas me genereerime superkondensaatorile õiget pinget ning mis kõige tähtsam - et pinge ei ületaks 2,7 volti.

Ülaltoodud pildil näete testiahelat, mis on väga sarnane eelmises etapis näidatud skeemile, kuid siin on superkondensaator asendatud 1000 mikroFaradi elektrolüütkondensaatoriga, millel on paralleelselt 47 kOhm takisti. Takisti võimaldab pingel lekkida, et saada ajakohane näit, kuna valgusisend varieerub.

Samm: testige meie vooluringi 2

Ülaltoodud pildil näete, kuidas vooluahel ühendati ajutisel kujul jootmiseta leivaplaadil, mille pingeväljund mõõdeti multimeetril. Vooluahel paigutati akna lähedale, kus oli saadaval rulood, et muuta fotoelemendini jõudvat valgust.

Multimeeter näitab rahuldavat 1,48 volti, mis varieerus pluss või miinus 0,05 volti valgussisendi muutumisel. See on täpselt see, mida nõutakse ja seda komponentide kogumit saab kasutada.

Kui tulemus pole õige, saate selles etapis dioode ahelasse lisada või eemaldada, et suurendada või vähendada väljundpinget või katsetada erinevate dioodidega, millel on erinevad edasised omadused.

Samm: lõigake riba

Minu puhul oli see väga lihtne, kuna ribalaua laius on 127 mm ja tükk saeti ABS -karbi liistudesse.

Samm: valmistage päikesepatarei ette

Mõne päikesepaneeli puhul võite avastada, et punased ja mustad juhtmed on juba päikesepatarei kontaktide külge joodetud, vastasel juhul jootke musta ahelatraadi pikkus päikesepatarei negatiivse ühendusega ja sama pikkusega punane ahelatraat positiivseks ühendus. Et vältida ühenduste eemaldamist päikesepaneelilt ehitamise ajal, kinnitasin traadi elastse silikoonliimiga päikesepatarei korpuse külge ja jätsin selle tarduma.

Samm: kandke päikesepatarei ABS -kasti

Puurige ABS -karbi põhja ühendusjuhtmete jaoks väike auk. Kandke neli suurt silikoonliimi, nagu näidatud, laske ühendusjuhtmed läbi augu ja kandke õrnalt päikesepatarei. Päikesepatarei on uhke ABS-karbi üle, mis võimaldab ühenduskaablitel alt läbi minna, nii et suured liimipulgad peavad olema suured-selles etapis on meelt muutmine väga räpane! Jäta tarduma.

Samm: kontrollige oma tööd

Nüüd peaks ülaltoodud pildil olema selline tulemus.

Samm: puurige auk päikeseenergia moodulist väljumiseks

Selles etapis peame mõtlema ette ja kaaluma, kuidas toide jõuallikast väljub ja kellani jõuab, ning peame selle võimaldamiseks puurima auku ABS -kasti. Ülaltoodud pilt näitab, kuidas ma seda tegin, kuid oleksin võinud paremini minna, kui läheksin rohkem keskele, asetades juhtmed vähem nähtavasse kohta. Teie kell on tõenäoliselt teistsugune, nii et pakkuge toiteplokki selle juurde ja tehke oma augu jaoks parim asukoht, mis tuleks puurida kohe enne karbi erinevate komponentidega varustamist.

Samm: jootke komponendid ribalauale

Jootke komponendid ribalaua külge nagu ülaltoodud pildil. Ahel on lihtne ja komponentide levitamiseks on palju ruumi. Julgelt lubage jootjal ühendada kaks rida vaske, et ühendada need maa, positve ja väljundiga. Kaasaegne ribalaud on üsna delikaatne ning liiga kaua jootmisel ja jootmisel võivad rajad tõusta.

12. samm: pange kokku päikeseenergiaplokk

Kasutades musta ja punast ahelatraati ning järgides rangelt polaarsust, ühendage päikesepaneeli juhtmed ribalauaga ja väljundvõimsus superkondensaatoriga ning seejärel tehke paar 18 -tollist juhtmest, mis lõpuks ühendatakse kellaga. Kasutage piisavalt traati, et monteerida ainult karbist väljapoole. Paigaldage ribalaua komplekt ABS-karbi piludesse ja järgige superkondensaatorit, kasutades seadme paigal hoidmiseks Blu-Tacki padjandeid. Ohutuse tagamiseks kasutage maskeerimislinti, et väljundjuhtmete paljad otsad eraldi hoida, et vältida nende lühistamist. Vabastage liigne traat õrnalt karbi ülejäänud ruumi ja keerake seejärel kaas peale.

Samm: ühendage seade kellaga

Iga kell on erinev. Minu puhul oli kella ühendamine päikeseenergiaseadmega lihtsalt küsimus tavalise ühepoolse trükkplaadi tüki kasutamisest, mis oli umbes neli ja pool kuni kaks tolli liimitud kellale ja päikesepaneelile silikoonliimiga ning võimaldanud sättida. Põrandalaminaadist võib piisata. Ärge ühendage seadet veel elektriliselt, vaid asetage kell ja päikesepaneel päikesevalguse kätte või eredasse kohta ja laske superkondensaatoril laadida kuni 1,4 volti.

Kui kondensaator on laetud, ühendage juhtmed kella külge, kasutades ühenduste hoidmiseks puidust tüüblit. Kell peaks nüüd töötama.

Kaasasoleval pildil pange tähele, et lahtised juhtmed on korrastatud paari Blu-Tacki plekiga.

14. samm: lõpetatud

Ülaltoodud pildil on näha, kuidas mu kell töötab meie talveaias, kus see peaks töötama edasi ja edasi ning tuleb toime tulla kaheksatunniste talvepäevade ja „kevadise tagasiminekuga”. Toitepinge on 1,48 volti, vaatamata sellele, et oleme sügisese pööripäeva ja päevade lühenemisega möödas.

Seda seadistust võidakse majja paigutada, kuid see peaks olema katse objekt. Ühendkuningriigi majadel on tänapäeval tendents väiksemate akendega ja ümbritsev valgus võib olla pisut nõrk, kuid kunstlik valgus võib heastada tasakaal.

15. samm: mõned viimased mõtted

Mõned võivad juhtida tähelepanu sellele, et akud on väga odavad, miks siis vaeva näha? Küsimusele pole lihtne vastata, kuid minu jaoks on see rahulolu alustades midagi, mis võib aastaid ja aastaid ilma järelevalveta töötada kaugel ja kättesaamatus kohas.

Teine asjakohane küsimus on "Miks mitte kasutada superkondensaatori asemel Ni/Mh laetavat elementi?". See toimiks, elektroonika võiks olla palju lihtsam ja sellise elemendi 1,2 -voldine tööpinge peaaegu täidaks aku kella miinimumpinge nõuet. Kuid laetavatel elementidel on piiratud eluiga, samas kui loodame, et superkondensaatoritel on eluiga, mida me ootame mis tahes muult elektroonikakomponendilt, ehkki see on alles näha.

See projekt on näidanud, et praegu autotehnikas kasutatavaid kõrge väärtusega superkondensaatoreid saab hõlpsasti laadida päikeseenergia abil. See võib avada mitmeid võimalusi:

Kaugrakendused, näiteks raadiomajakad, kus kõik, kaasa arvatud päikesepatarei, saab turvaliselt paigutada tugevasse klaasist korpusesse, näiteks magusasse purki.

Ideaalne Joule Thief tüüpi vooluahelate jaoks, millel on üks superkondensaator, mis võib korraga toita mitmeid ahelaid.

Superkondensaatoreid saab hõlpsalt paralleelselt ühendada nagu kõiki kondensaatoreid, samuti on võimalik kahte järjestikku paigutada ilma tasakaalustustakistusteta. Ma näen võimalust, et neid viimaseid seadmeid saab paralleelselt näiteks mobiiltelefoni väga kiireks laadimiseks varustada näiteks kiirendatud pingemuunduri kaudu.