როგორ აწარმოოთ ბატარეის საათი მზის ენერგიაზე: 15 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

ეს წვლილი მოჰყვება წინა 2016 წელს (იხ. აქ), მაგრამ შუალედში მოხდა კომპონენტების განვითარება, რომლებიც საქმეს ბევრად ამარტივებს და შესრულება გაუმჯობესდება. აქ ნაჩვენები ტექნიკა საშუალებას მისცემს მზის ენერგიაზე მომუშავე საათს ადვილად განლაგდეს ისეთ ადგილებში, როგორიცაა კონსერვატორიაში ან თავშესაფარში ვერანდა და შესაძლოა სახლში, სადაც დღის განმავლობაში არის საკმარისი შუქი, როგორიცაა ფანჯარა ან მოჭიქული გარე კარი, მაგრამ ექსპერიმენტს დაექვემდებარებოდა. რადიო კონტროლირებადი საათის გამოყენება შესაძლებლობას იძლევა გქონდეთ ისეთი საათი, რომელიც შეიძლება წლების განმავლობაში დარჩეს უყურადღებოდ.

უსაფრთხოება იცოდეთ, რომ დიდი სუპერკონდენსატორი ინახავს უამრავ ენერგიას და თუ მოკლეა შეუძლია გამოიმუშაოს საკმარისი დენი, რათა მავთულხლართები წითლად ანათებდეს ხანმოკლე პერიოდის განმავლობაში.

მე დავამატებ, რომ პირველ ინსტრუქციებში ნაჩვენები საათები კვლავ ბედნიერად მუშაობს.

ნაბიჯი 1: ახალი სუპერ კონდენსატორები

ზემოთ მოყვანილი ილუსტრაცია გვიჩვენებს სუპერკონდენსატორს 500 ფარადის ტევადობით. ესენი ახლა იაფად არის ხელმისაწვდომი eBay– ზე და გამოიყენება საავტომობილო საინჟინრო პრაქტიკაში. ისინი მასიურად აღემატება 20 ან 50 ფარადის ერთეულს, რომლებიც ჩვეულებრივ ხელმისაწვდომია ჩემი პირველი სტატიის დროს. თქვენ ხედავთ სურათს, რომ ისინი საკმაოდ დიდია ფიზიკურად და არ ჯდება საათების უმეტესობის უკან და ცალკე უნდა იყოს განთავსებული.

ჩვენი მიზნისთვის ძალიან მნიშვნელოვანია, რომ 1.5 ვოლტამდე დატენვისას საკმარისი ფართი 500 Farad კონდენსატორში იყოს საკმარისი ენერგიის შესანახად ბატარეის ტიპიური საათის მუშაობისთვის სამი კვირის განმავლობაში, სანამ ძაბვა დაეცემა ვოლტზე და საათი გაჩერდება. ეს ნიშნავს, რომ კონდენსატორს შეუძლია საათის განმავლობაში გაატაროს ზამთრის ბნელი პერიოდები, როდესაც მზის ენერგია დეფიციტია და შემდეგ მიაღწიოს ნათელ დღეს.

აქ ასევე შეიძლება აღინიშნოს, რომ ბოლო დროს დიდი გარე საათები გახდა მოდური და ეს იქნება ძალიან მოსახერხებელი სტატიაში ნაჩვენები ტექნიკისთვის. (იქნება ეს გარე საათები საკმარისად გამძლე იმისათვის, რომ გარეთ დიდხანს გაგრძელდეს, სადავოა.)

ნაბიჯი 2: საჭირო კომპონენტები

დაგჭირდებათ ბატარეის საათი. ამ სტატიაში ნაჩვენები დიამეტრი 12 ინჩია და რადიო კონტროლირებადია დიდი ბრიტანეთის Anthorn– დან, რომელიც გადასცემს 60 kHz– ს. ის შეძენილია ადგილობრივ მაღაზიაში.

სხვა კომპონენტები ნაჩვენებია ზემოთ მოცემულ სურათზე.

ერთი 500 Farad სუპერ კონდენსატორი. (eBay.)

ერთი 6 ვოლტიანი 100mA მზის მასივი. აქ ნაჩვენებია 11 სმ x 6 სმ და მიღებული იყო Messrs CPS Solar– დან:

www.cpssolar.co.uk

მაგრამ ფართოდ არის ხელმისაწვდომი ინტერნეტში.

დანარჩენი კომპონენტები ფართოდ არის ხელმისაწვდომი ელექტრონული კომპონენტის მომწოდებლებისგან. მე ვიყენებ მესტერებს Bitsbox:

www.bitsbox.co.uk/

1 2N3904 სილიციუმის NPN ტრანზისტორი. კარგი სამუშაო ცხენია, მაგრამ ნებისმიერი სილიციუმის NPN იმუშავებს.

4 1N4148 სილიციუმის დიოდი. არ არის კრიტიკული, მაგრამ საჭირო რიცხვი შეიძლება განსხვავდებოდეს, იხილეთ მოგვიანებით ტექსტი.

1 100 x 75 x 40 მმ ABS დანართი. მე შავი გამოვიყენე, რადგან მზის უჯრედი შავია. ჩემს შემთხვევაში სუპერკონდენსატორი აღჭურვილია ძალიან მცირე თავისუფლებით-შეიძლება დაგჭირდეთ ყუთის მომდევნო ზომის გაზრდა!

სტრიპტიზის დაფა. ჩემი ნაჭერი იყო 127x95 მმ ნაჭერიდან და აძლევს სწორ სიგანეს ABS ყუთში ჩასასმელად.

თქვენ დაგჭირდებათ წითელი და შავი ხრახნიანი მავთულები და საბოლოო ასამბლეისთვის მე გამოვიყენე ცარიელი დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფა და მოქნილი სილიკონის წებო.

თქვენ დაგჭირდებათ მოკრძალებული ინსტრუმენტები ელექტრონული კონსტრუქციისთვის, მათ შორის გასაკრავი რკინა.

ნაბიჯი 3: წრე

სუპერ კონდენსატორს აქვს მაქსიმალური ძაბვის მაჩვენებელი 2.7 ვოლტი. საათის გასაშვებად ჩვენ გვჭირდება 1.1 და 1.5 ვოლტს შორის. ჩვეულებრივი ბატარეის ელექტრული საათის მოძრაობებმა შეიძლება გაუძლოს ძაბვებს ამის ზემოთ, მაგრამ რადიოს საათს აქვს ელექტრონული სქემა, რომელიც შეიძლება გახდეს არასტაბილური, თუ მიწოდების ძაბვა ძალიან მაღალია.

ზემოთ ჩართული გვიჩვენებს ერთ გამოსავალს. წრე არსებითად გამცემი მიმდევარია. მზის უჯრედების გამომუშავება გამოიყენება 2N3904 ტრანზისტორის კოლექტორზე და ბაზაზე 22k Ohm რეზისტორის საშუალებით. ძირიდან მიწამდე გვაქვს ჯაჭვი ოთხი 1N4148 სილიციუმის სიგნალის დიოდისაგან, რომელიც იკვებება 22k Ohm რეზისტორით და იწვევს ძაბვას დაახლოებით 2.1 ვოლტის ტრანზისტორულ ბაზაზე, რადგან თითოეულ დიოდს აქვს ძაბვის ვარდნა დაახლოებით ნახევარი ვოლტის ქვეშ. პირობები. სუპერ კონდენსატორის მკვებავი ტრანზისტორი გამცემიდან მიღებული ძაბვა არის საჭირო 1.5 ვოლტის გარშემო, რადგან ტრანზისტორში არის 0.6 ვოლტის ძაბვის ვარდნა. ნორმალური ბლოკირების დიოდი, რომელიც საჭიროა მზის უჯრედში დენის გაჟონვის თავიდან ასაცილებლად, არ არის საჭირო, რადგან ტრანზისტორის ძირითადი გამცემი კავშირი ამ საქმეს აკეთებს.

ეს არის ნედლი, მაგრამ ძალიან ეფექტური და იაფი. ერთმა ზენერის დიოდამ შეიძლება შეცვალოს დიოდების ჯაჭვი, მაგრამ დაბალი ძაბვის ზენერები არ არის იმდენად ფართოდ ხელმისაწვდომი, როგორც უფრო მაღალი ძაბვის. უფრო მაღალი ან დაბალი ძაბვის მიღება შესაძლებელია ჯაჭვში მეტი ან ნაკლები დიოდების გამოყენებით, ან სხვადასხვა დიოდების გამოყენებით განსხვავებული ძაბვის მახასიათებლებით.

ნაბიჯი 4: შეამოწმეთ ჩვენი წრე 1

საბოლოო 'მყარი' ვერსიის წარმოებამდე ჩვენ უნდა შევამოწმოთ ჩვენი წრე, რომ შევამოწმოთ, რომ ყველაფერი კარგად არის და ჩვენ ვქმნით სწორ ძაბვას სუპერ კონდენსატორისთვის და, რაც მთავარია, რომ გამომუშავებული ძაბვა არ უნდა აღემატებოდეს 2.7 ვოლტს.

ზემოთ მოცემულ სურათზე თქვენ იხილავთ ტესტის სქემას, რომელიც ძალიან ჰგავს წინა საფეხურზე ნაჩვენებ სქემატურს, მაგრამ აქ სუპერ კონდენსატორი შეიცვალა 1000 მიკროფარადის ელექტროლიტური კონდენსატორით, რომელსაც აქვს პარალელურად 47 kOhm რეზისტორი. რეზისტორი იძლევა ძაბვის გაჟონვის საშუალებას, რათა უზრუნველყოს უახლესი კითხვა, რადგან სინათლის შეყვანა იცვლება.

ნაბიჯი 5: შეამოწმეთ ჩვენი წრე 2

ზემოთ მოცემულ სურათზე თქვენ ხედავთ, თუ როგორ იყო ჩართული მიკროსქემის დროებითი ფორმა მდუღარე დაფაზე, რომლის ძაბვის გამომუშავება იზომება მულტიმეტრზე. წრე ფანჯრის მახლობლად იყო გაფორმებული და ჟალუზებით იყო შესაძლებელი, რომ შეეცვალა ფოტოელემენტის შუქი.

მულტიმეტრი გვიჩვენებს დამაკმაყოფილებელ 1.48 ვოლტს, რომელიც იცვლება პლუს ან მინუს 0.05 ვოლტთან ერთად, როდესაც სინათლის შეყვანა იცვლება. ეს არის ზუსტად ის, რაც საჭიროა და კომპონენტების ეს კოლექცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას.

თუ შედეგი არ არის სწორი, ამ ეტაპზე თქვენ შეგიძლიათ დაამატოთ ან ამოიღოთ დიოდები ჯაჭვიდან, რომ გაზარდოთ ან შეამციროთ გამომავალი ძაბვა ან ექსპერიმენტი გაუკეთოთ სხვადასხვა დიოდებს განსხვავებული წინამორბედი მახასიათებლებით.

ნაბიჯი 6: გაჭრა Stripboard

ჩემს შემთხვევაში, ეს ძალიან ადვილი იყო, რადგან ზოლის დაფას აქვს 127 მმ სიგანე და ნაჭერი იყო ნახმარი ABS ყუთის ჩამოსხმაში.

ნაბიჯი 7: მოამზადეთ თქვენი მზის უჯრედი

ზოგიერთ მზის მასივთან ერთად თქვენ აღმოაჩენთ, რომ წითელი და შავი მავთულები უკვე შეკერილია მზის უჯრედის კონტაქტებზე, წინააღმდეგ შემთხვევაში შეაერთეთ შავი ძაფის სიგრძე მზის უჯრედის უარყოფით კავშირზე და წითელი ძაფის მსგავსი სიგრძე დადებითზე. კავშირი. მშენებლობის დროს კავშირების მზის პანელიდან მოშორების თავიდან ასაცილებლად მე მავთული მზის უჯრედის სხეულზე მიმაგრებული მოქნილი სილიკონის წებოს გამოყენებით და დავტოვე ამის დასაყენებლად.

ნაბიჯი 8: გამოიყენეთ მზის უჯრედი ABS ყუთში

გაბურღეთ პატარა ხვრელი ABS ყუთის ქვედა ნაწილში კავშირის ლიდერებისთვის. წაისვით სილიკონის წებოს ოთხი დიდი თოჯინა, როგორც ნაჩვენებია, გაიარეთ დამაკავშირებელი ხვრელები ხვრელში და ნაზად წაისვით მზის უჯრედი. მზის უჯრედი იამაყებს ABS ყუთით, რომელიც საშუალებას მისცემს დამაკავშირებელი ხაზები გაიაროს ქვევით, ასე რომ წებოს დიდი თოჯინები უნდა იყოს დიდი-ამ ეტაპზე თქვენი აზრის შეცვლა ძალიან ბინძური იქნება! დატოვე დასაყენებლად.

ნაბიჯი 9: შეამოწმეთ თქვენი სამუშაო

ახლა თქვენ უნდა გქონდეთ მსგავსი შედეგი ზემოთ მოცემულ სურათზე.

ნაბიჯი 10: გაბურღეთ ხვრელი მზის ენერგიის მოდულიდან გასასვლელად

ამ ეტაპზე ჩვენ უნდა ვიფიქროთ წინ და განვიხილოთ, თუ როგორ ტოვებს ენერგია ელექტროსადგურს და იკვებება საათით და ჩვენ უნდა გავაღოთ ხვრელი ABS ყუთში ამის დასაშვებად. ზემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს, თუ როგორ გავაკეთე ეს, მაგრამ შემეძლო უკეთესად გამეკეთებინა უფრო მეტად შუაკენ მიმავალი და მავთულები ნაკლებად თვალსაჩინო პოზიციაში. თქვენი საათი, ალბათ, განსხვავებული იქნება, ასე რომ შესთავაზეთ ელექტროსადგური მასზე და შეიმუშავეთ საუკეთესო პოზიცია თქვენი ხვრელისთვის, რომელიც უნდა გაბურღოთ, სანამ ყუთი სხვადასხვა კომპონენტებით იქნება აღჭურვილი.

ნაბიჯი 11: შეაერთეთ კომპონენტები სტრიპბორდზე

შეაერთეთ კომპონენტები ზოლის დაფაზე, როგორც ზემოთ მოცემულ სურათზე. წრე მარტივია და არსებობს უამრავი ადგილი კომპონენტების გასავრცელებლად. მოგერიდებათ ნება დართოთ შედუღებას გადაკვეთოს სპილენძის ორი სტრიქონი მიწასთან, პოზიტივთან და გამომავალ კავშირებთან. თანამედროვე სტრიპბორდი საკმაოდ დელიკატურია და თუ ძალიან დიდხანს დახარჯავთ შედუღებასა და შედუღებას, ბილიკები შეიძლება მოიხსნას.

ნაბიჯი 12: შეკრიბეთ მზის ენერგიის ერთეული

შავი და წითელი ხრახნიანი მავთულის გამოყენება და მზის პანელის მკაცრად დაკვირვება პოლარობისკენ მიჰყავს ზოლები და გამომავალი სიმძლავრე სუპერ კონდენსატორთან, შემდეგ კი 18 ინჩიანი წყვილი წყვილი, რომელიც საბოლოოდ დაუკავშირდება საათს. გამოიყენეთ იმდენი მავთული, რომ ყუთიდან გარედან შეიკრიბოს. ახლა გადაიტანეთ ზოლები დაფაზე ABS ყუთში და მიჰყევით სუპერ კონდენსატორს Blu-Tack- ის ბალიშების გამოყენებით, რომ შეინარჩუნოთ მოწყობილობა. უსაფრთხოების მიზნით, გამოიყენეთ ნიღაბი, რომ გამოყოთ გამავალი ხაზების შიშველი ბოლოები ერთმანეთისგან, რათა თავიდან აიცილოთ ისინი. ნაზად გაამარტივეთ ჭარბი მავთული ყუთში დარჩენილ სივრცეში და შემდეგ შეახვიეთ სახურავი.

ნაბიჯი 13: დააკავშირეთ მოწყობილობა საათთან

თითოეული საათი განსხვავებული იქნება. ჩემს შემთხვევაში, მზის ენერგიის ერთეულთან შეთავსება იყო უბრალო ცალმხრივი ბეჭდური მიკროსქემის დაფის ნაჭრის გამოყენება დაახლოებით ოთხნახევარი ორ ინჩზე, რომელიც საათზე იყო დამაგრებული და მზის ერთეული სილიკონის წებოთი და საშუალებას აძლევდა დაყენებულიყო. იატაკის ლამინატი შეიძლება საკმარისი იყოს. ჯერ არ დაუკავშიროთ მოწყობილობა ელექტრულად, მაგრამ განათავსეთ საათი და მზის პანელი მზის შუქზე ან ნათელ ადგილას და მიეცით საშუალება სუპერ კონდენსატორს დატენოს 1.4 ვოლტამდე.

კონდენსატორის დატენვისთანავე დააკავშირეთ წამყვანი საათთან, ხის დუელის სიგრძის გამოყენებით, რათა შეინარჩუნოთ კავშირები. ახლა საათი უნდა გაშვებულიყო.

თანმხლებ სურათზე აღნიშნავენ, რომ ფხვიერი მავთულები დალაგებულია რამდენიმე Blu-Tack ბლოკით.

ნაბიჯი 14: დასრულდა

ზემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს, რომ ჩემი საათი სიხარულით მუშაობს ჩვენს კონსერვატორიაში, სადაც ის უნდა იმუშაოს და გაუმკლავდეს ზამთრის რვასაათიან დღეებს და "გაზაფხულის წინ დახევას უკან". მიწოდების ძაბვა ზომავს 1.48 ვოლტს, მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ გავცდით შემოდგომის ბუნიობას დღეების შემცირებით.

ეს პარამეტრი შეიძლება განლაგდეს სახლის შიგნით, მაგრამ ეს უნდა იყოს ექსპერიმენტის საგანი. არსებობს ტენდენცია, რომ დიდ ბრიტანეთში სახლებს ჰქონდეთ პატარა ფანჯრები ამ დღეებში და გარემოს შუქი შეიძლება იყოს ოდნავ ჩამქრალი, მაგრამ ხელოვნური შუქი შეიძლება გამოსწორდეს ბალანსი.

ნაბიჯი 15: რამდენიმე ბოლო აზრი

ზოგიერთმა შეიძლება აღნიშნოს, რომ ბატარეები ძალიან იაფია, რატომ აწუხებთ? პასუხის გაცემა არც ისე ადვილია, მაგრამ ჩემთვის ეს არის რაღაცის წამოწყების კმაყოფილება, რომელიც შეიძლება წლების განმავლობაში და წლების მანძილზე იყოს უყურადღებოდ, შორეულ და მიუწვდომელ ადგილას.

კიდევ ერთი სწორი კითხვაა "რატომ არ გამოიყენოთ Ni/Mh დატენვის უჯრედი სუპერ კონდენსატორის ნაცვლად?". ეს იმუშავებს, ელექტრონიკა შეიძლება იყოს ბევრად უფრო მარტივი და ასეთი უჯრედის 1.2 ვოლტიანი ძაბვა ემსახურება ბატარეის საათის მინიმალური ძაბვის მოთხოვნილებას. თუმცა დატენვის უჯრედებს აქვთ სასრული სიცოცხლე, ჩვენ ვიმედოვნებთ, რომ სუპერ კონდენსატორებს ექნებათ სიცოცხლე, რასაც ჩვენ ველოდებით ნებისმიერი სხვა ელექტრონული კომპონენტისგან, თუმცა ეს ჯერ კიდევ დასანახია.

ამ პროექტმა აჩვენა, რომ მაღალი ღირებულების სუპერკონდენსატორები, რომლებიც ახლა გამოიყენება საავტომობილო ინჟინერიაში, ადვილად იტენება მზის ენერგიის გამოყენებით. ამან შეიძლება მრავალი შესაძლებლობა გახსნას:

დისტანციური პროგრამები, როგორიცაა რადიო შუქურები, სადაც ყველაფერი მზის უჯრედის ჩათვლით შეიძლება უსაფრთხოდ იყოს მოთავსებული მტკიცე მინის კორპუსში, როგორიცაა ტკბილი ქილა.

შესანიშნავია Joule Thief ტიპის სქემისთვის, ერთი სუპერ კონდენსატორით, რომელიც პოტენციურად ამარაგებს მთელ რიგ სქემებს ერთდროულად.

სუპერ კონდენსატორების მარტივად გაყვანა შესაძლებელია პარალელურად, როგორც ყველა კონდენსატორში, ასევე შესაძლებელია ორი სერიის განთავსება დაბალანსებული რეზისტორების გართულების გარეშე. მე ვხედავ იმის შესაძლებლობას, რომ საკმარისი იყოს ამ უკანასკნელი ერთეულები პარალელურად მობილური ტელეფონის დასატენად, მაგალითად, ძალიან სწრაფად ძაბვის გამაძლიერებლის საკუთრების გაზრდის მიზნით.