כיצד להפעיל שעון סוללה בהספק סולארי: 15 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

תרומה זו באה בעקבות תרומה קודמת בשנת 2016, (ראו כאן,) אך בתקופה שחלפה היו התפתחויות ברכיבים שהופכים את העבודה לקלה הרבה יותר והביצועים משתפרים. הטכניקות המוצגות כאן יאפשרו לפרוס את השעון המונע על ידי שמש בקלות במקומות כגון חממה או מרפסת מוגנת ואולי בתוך בית שבו מספיק אור זמין בזמן כלשהו במהלך היום, כגון על ידי חלון או דלת חיצונית מזוגגת אך זאת יהיה נתון להתנסות. השימוש בשעון מבוקר באמצעות רדיו פותח את האפשרות להחזיק שעון שניתן להשאירו ללא השגחה במשך שנים.

בטיחות שים לב שקבל סופר גדול יכול להכיל הרבה אנרגיה ואם הוא מתקצר יכול לייצר מספיק זרם כדי לגרום לחוטים להאיר חם אדום לתקופה קצרה.

הייתי מוסיף שהשעונים המוצגים במדריך הראשון עדיין פועלים בשמחה.

שלב 1: קבלים סופר חדשים

האיור לעיל מציג קבל -על בעל קיבולת של 500 פאראדים. אלה זמינים כעת בזול ב- eBay ומשמשים אותם בהנדסת רכב. הן גדולות בהרבה מ- 20 או 50 יחידות פאראד הזמינות בשגרה בזמן המאמר הראשון שלי. ניתן לראות בתמונה שהם גדולים למדי מבחינה פיזית ולא יתאימו מאחורי רוב השעונים ויש לאכסן אותם בנפרד.

חשוב מאוד למטרה שלנו היא שכאשר הוא נטען עד 1.5 וולט יש מספיק אנרגיה מאוחסנת בקבל של 500 Farad כדי להפעיל שעון סוללה טיפוסי במשך כשלושה שבועות לפני שהמתח יורד לקצת יותר וולט והשעון ייעצר. המשמעות היא שהקבל יכול להשאיר את השעון פועל בתקופות משעממות בחורף, כאשר האנרגיה הסולארית היא מחסור ואז להדביק ביום בהיר.

ניתן גם להזכיר כאן כי שעונים חיצוניים גדולים הפכו לאופנתיים בתקופה האחרונה ואלו יתאימו מאוד לטכניקות המוצגות במאמר. (אם השעונים החיצוניים האלה יהיו חזקים מספיק בכדי להישאר בחוץ בטמפרטורה הארוכה, זו נקודה חשובה.)

שלב 2: דרושים רכיבים

תזדקק לשעון סוללה. זה המוצג במאמר זה הוא בקוטר 12 אינץ 'והוא נשלט באמצעות רדיו מאנתורן בבריטניה המשדר ב- 60 קילוהרץ. הוא נרכש בחנות מקומית.

שאר הרכיבים מוצגים בתמונה למעלה.

קבל סופר אחד של Farad 500. (eBay.)

מערך סולארי אחד של 6 וולט 100mA. זה שמוצג כאן הוא 11 ס"מ על 6 ס"מ והתקבל אצל אדוני CPS Solar:

www.cpssolar.co.uk

אך זמין באופן נרחב באינטרנט.

שאר הרכיבים זמינים באופן נרחב מספקי רכיבים אלקטרוניים. אני משתמש באדוני ביטסבוקס:

www.bitsbox.co.uk/

1 טרנזיסטור NPN סיליקון 2N3904. סוס עבודה טוב אבל כל NPN סיליקון יעבוד.

4 דיודת סיליקון 1N4148. לא קריטי אך המספר הנדרש עשוי להשתנות, ראה טקסט מאוחר יותר.

1 מארז ABS 100 x 75 x 40 מ מ. השתמשתי בשחור מכיוון שהתא הסולארי שחור. במקרה שלי קבל העל פשוט מצויד במעט מאוד מרחב פעולה-ייתכן שיהיה עליך ללכת על גודל התיבה הבאה!

חתיכת לוח. שלי נחתך מחתיכה 127x95 מ מ ונותן את הרוחב הנכון לחריץ לתוך קופסת ABS.

תזדקק לתיל אדום ושחור תקוע ובשביל ההרכבה הסופית השתמשתי בפיסת מעגל מודפס ריק ודבק סיליקון גמיש.

תזדקק לכלים צנועים לבנייה אלקטרונית כולל מגהץ.

שלב 3: המעגל

לקבל העל יש דירוג מתח מרבי של 2.7 וולט. כדי להפעיל את השעון אנו דורשים בין 1.1 ל -1.5 וולט. תנועות שעון חשמלי רגילות של הסוללה עשויות לסבול מתחים מעל זה, אך לשעון הרדיו יש מעגלים אלקטרוניים שעלולים להפוך לא יציבים אם מתח האספקה גבוה מדי.

המעגל למעלה מציג פתרון אחד. המעגל הוא בעצם עוקב פולט. תפוקת התא הסולארי מוחלת על האספן של הטרנזיסטור 2N3904 ועל הבסיס באמצעות הנגד 22k אוהם. מהבסיס לקרקע יש לנו שרשרת של ארבע דיודות אות סיליקון 1N4148, המוזנות על ידי הנגד 22k אוהם מביאות למתח של סביב 2.1 וולט על בסיס הטרנזיסטור מכיוון שלכל דיודה יש ירידת מתח קדימה של כחצי וולט תחת אלה תנאים. המתח המתקבל על פולט הטרנזיסטור המזין את קבל העל הוא סביב ה -1.5 וולט הנדרש מכיוון שישנה ירידה במתח של 0.6 וולט בטרנזיסטור. דיודת החסימה הרגילה הנדרשת למניעת זליגת זרם לאחור דרך התא הסולארי אינה נדרשת מכיוון שצומת פולט הבסיס של הטרנזיסטור עושה את העבודה הזו.

זה גס אבל מאוד יעיל וזול. דיודת זנר אחת יכולה להחליף את שרשרת הדיודות אך זנרים במתח נמוך אינם זמינים באופן נרחב כמו אלה במתח גבוה יותר. ניתן להשיג מתח גבוה או נמוך יותר באמצעות יותר או פחות דיודות בשרשרת או באמצעות דיודות שונות בעלות מאפייני מתח קדימה שונים.

שלב 4: בדוק את המעגל שלנו 1

לפני הפקת הגרסה הסופית 'הקשה' עלינו לבדוק את המעגל שלנו כדי לבדוק שהכל בסדר וכי אנו מייצרים את המתח הנכון עבור קבל העל והכי חשוב שהמתח שנוצר אינו יכול לחרוג מדירוג 2.7 וולט.

בתמונה למעלה תראה את מעגל הבדיקה הדומה מאוד לסכימה המוצגת בשלב הקודם אך כאן קבל העל הוחלף בקבל אלקטרוליטי 1000 microFarad אשר בעל נגד 47 קאוהם במקביל. הנגד מאפשר למתח לדלוף משם כדי לספק קריאה עדכנית כאשר קלט האור משתנה.

שלב 5: בדוק את המעגל שלנו 2

בתמונה למעלה אתה יכול לראות כיצד המעגל היה מחובר בצורה זמנית על לוח לחם ללא הלחמה כאשר פלט המתח נמדד על מולטימטר. המעגל הונח ליד חלון כאשר תריסים זמינים כדי לשנות את האור המגיע לתא הצילום.

המולטימטר מציג 1.48 וולט משביע רצון אשר השתנה פלוס מינוס 0.05 וולט כאשר קלט האור השתנה. זה בדיוק מה שנדרש ואפשר להשתמש באוסף הרכיבים הזה.

אם התוצאה אינה נכונה בשלב זה ניתן להוסיף או להסיר דיודות מהשרשרת כדי להגדיל או להקטין את מתח היציאה או להתנסות בדיודות שונות בעלות מאפייני קדימה שונים.

שלב 6: חותכים לוח

במקרה שלי זה היה קל מאוד מכיוון שללוח הרצועה רוחב של 127 מ מ וחתיכה נחפרה כדי להיכנס לחבילות של תיבת ה- ABS.

שלב 7: הכינו את התא הסולארי שלכם

עם כמה מערכים סולאריים אתה עשוי לגלות שכבר חוטים אדומים ושחורים למגעים על התא הסולארי, אחרת הלחמה של אורך חוט תקוע שחור לחיבור השלילי של התא הסולארי ואורך דומה של חוט תקוע אדום לחיובי. חיבור. כדי למנוע מהחיבורים להינתק מהפאנל הסולארי במהלך הבנייה עיגנתי את החוט לגוף התא הסולארי באמצעות דבק סיליקון גמיש והשארתי אותו להתייצב.

שלב 8: החל תא סולארי על תיבת ABS

קדח חור קטן בתחתית תיבת ה- ABS עבור מוליכי החיבור. מרחו ארבע בובות גדולות של דבק סיליקון כפי שמוצג, העבירו את מוליכי החיבור דרך החור ומרחו בעדינות את התא הסולארי. התא הסולארי יתגאה בתיבת ה- ABS שתאפשר לחוליות החיבור לעבור מתחת כך שדבקות הדבק הגדולות אכן צריכות להיות גדולות-לשנות את דעתך בשלב זה יהיה מבולגן מאוד! השאירו להתייצב.

שלב 9: בדוק את עבודתך

כעת אמורה להיות לך משהו כמו התוצאה בתמונה למעלה.

שלב 10: מקדח חור בכוח היציאה ממודול הכוח הסולארי

בשלב זה עלינו לחשוב קדימה ולשקול כיצד הכוח עוזב את יחידת הכוח ומזין עד השעון ואנו צריכים לקדוח חור בתיבת ה- ABS כדי לאפשר זאת. התמונה למעלה מראה איך עשיתי את זה אבל יכולתי לעשות יותר טוב על ידי ללכת יותר לכיוון האמצע ובכך למקם את החוטים במצב פחות גלוי. סביר להניח שהשעון שלך יהיה שונה, אז הציע את יחידת הכוח עד אליו וחשוב את המיקום הטוב ביותר עבור החור שלך אשר יש לקדוח כעת לפני שהקופסה תותקן עם הרכיבים השונים.

שלב 11: הלחמת הרכיבים ללוח הרצועה

הלחם את הרכיבים ללוח החשבונות כמו בתמונה למעלה. המעגל פשוט ויש מספיק מקום להפיץ עליו את הרכיבים. אל תהסס לאפשר ללחמה לגשר בין שתי שורות נחושת לחיבורים לקרקע, לחיוב ולפלט. לוח המודרני המודרני הוא עדין למדי ואם אתה מבלה הלחמה ארוכה מדי והלחמת המסילות עשוי להרים.

שלב 12: הרכבת יחידת הכוח הסולארי

באמצעות חוט תקוע שחור ואדום והתבוננות קפדנית בקוטביות חבר את הלוח הסולארי מוביל ללוח החשמל ואת עוצמת הפלט לקבל העל ולאחר מכן יוצר זוג מוליכים בגודל 18 אינץ 'שבסופו של דבר יתחברו לשעון. השתמש בכבל מספיק בכדי לאפשר הרכבה רק מחוץ לקופסה. כעת הכנס את מכלול הלוח לחריצים שבקופסת ה- ABS ועקוב אחר אחריו עם קבל העל באמצעות רפידות של Blu-Tack כדי להחזיק את היחידה במקומה. למען בטיחות, השתמש במסקינג טייפ כדי להפריד את הקצוות החשופים של מוליטי הפלט כדי למנוע מהם לקצר. הקל בעדינות את החוט העודף לתוך החלל שנותר בקופסה ולאחר מכן הברג את המכסה.

שלב 13: חבר את היחידה לשעון

כל שעון יהיה שונה. במקרה שלי להתחתן עם השעון ליחידת החשמל הסולרית הייתה פשוט שאלה של שימוש במעגל מודפס חד -צדדי רגיל בערך ארבעה וחצי על שני סנטימטרים המודבקים לשעון וביחידה הסולרית בדבק סיליקון ומאפשר להתייצב. ריצוף לרצפה עשוי להספיק. אל תחבר את היחידה עדיין חשמלית, אך הנח את השעון בתוספת פאנל סולארי באור שמש או במקום בהיר ואפשר לקבל העל להיטען עד 1.4 וולט.

לאחר שהקבל נטען חבר את המוליכים לשעון בעזרת אורך עץ כדי להחזיק את החיבורים. השעון אמור לפעול כעת.

בתמונה המצורפת שים לב שהחוטים הרופפים מסודרים עם כמה כתמי Blu-Tack.

שלב 14: סיים

התמונה למעלה מציגה את השעון שלי פועל באושר בחממה שלנו, שם הוא אמור לפעול הלאה ולהתמודד עם ימי חורף של שמונה שעות ו"אביב קדימה ליפול אחורה ". מתח האספקה מודד 1.48 וולט למרות שעברנו את שוויון הסתיו עם קיצור ימים.

מערכת זו עשויה להתפרס בתוך הבית, אך יהיה צורך להתנסות בניסוי. קיימת נטייה של בתים בבריטניה לחלונות קטנים יותר בימים אלה והאור הסביבתי יכול להיות מעט עמום אך אור מלאכותי עשוי לתקן. האיזון.

שלב 15: כמה מחשבות אחרונות

יש שיצביעו על כך שהסוללות מאוד זולות אז למה לטרוח? שאלה לא פשוטה לענות עליה אבל בשבילי היא הסיפוק בלהקים משהו שיכול לפעול ללא השגחה במשך שנים על גבי שנים אולי במקום מרוחק ובלתי נגיש.

שאלה נכונה נוספת היא "מדוע לא להשתמש בתא נטען Ni/Mh במקום בקבל העל?". זה יעבוד, האלקטרוניקה יכולה להיות הרבה יותר פשוטה ומתח ההפעלה של 1.2 וולט של תא כזה בדיוק ישרת את דרישת המתח המינימלית של שעון סוללה. עם זאת לתאים נטענת יש חיים סופיים ואילו אנו מקווים שלקבלים סופר יהיו את החיים שאנו מצפים מכל רכיב אלקטרוני אחר, אם כי הדבר נותר להיראות.

פרויקט זה הראה כי ניתן לטעון בקלות את קבלים העל בעלי הערך הגבוה המשמשים כעת בהנדסת רכב באמצעות אנרגיה סולארית. זה יכול לפתוח מספר אפשרויות:

יישומים מרוחקים כגון משואי רדיו שבהם כל האפשרויות כולל התא הסולארי יכלו להיות מאובטחים בבטחה בתוך זכוכית חזקה כגון צנצנת מתוקה.

מושלם למעגלים מסוג Joule Thief עם קבל סופר אחד שיכול לספק מספר מעגלים בו זמנית.

ניתן לחבר בקלות קבלים סופר במקביל כמו כל הקבלים גם אפשר למקם שניים בסדרה ללא סיבוך של נגדי איזון. אני יכול לראות את האפשרות שיהיו לי מספיק יחידות אחרונות אלה במקביל לטעינת טלפון נייד, למשל, מהר מאוד באמצעות ממיר מתח קנייני קנייני.