აღდგომის მზის ძრავა: 7 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:22

მზის ძრავა არის წრე, რომელიც იღებს და ინახავს მზის ენერგიას მზის უჯრედებიდან, და როდესაც დაგროვილია წინასწარგანსაზღვრული რაოდენობა, ის გადადის ძრავის ან სხვა გამაქტიურებლის მართვაში. მზის ძრავა ნამდვილად არ არის "ძრავა" თავისთავად, მაგრამ ეს არის მისი სახელი დამკვიდრებული გამოყენებით. ის უზრუნველყოფს მამოძრავებელ ძალას და მუშაობს განმეორებით ციკლში, ამიტომ სახელი არ არის სრული მცდარი სახელი. მისი ღირსება მდგომარეობს იმაში, რომ ის იძლევა გამოსაყენებელ მექანიკურ ენერგიას, როდესაც მხოლოდ მზის სუსტი ან სუსტი დონეებია, ან ოთახის ხელოვნური შუქი. ის აგროვებს ან აგროვებს, როგორც ეს იყო, დაბალი ხარისხის ენერგიის მტევნებს, სანამ არ იქნება საკმარისი ენერგიის მომცემი საჭმლისთვის. და როდესაც ძრავა ენერგიის ნაწილს ხარჯავს, მზის ძრავის წრე ბრუნდება მის შეგროვების რეჟიმში. ეს არის იდეალური გზა მოდულების, სათამაშოების ან სხვა პატარა გაჯეტების წყვეტილი კვებისათვის ძალიან დაბალ შუქზე. ეს შესანიშნავი იდეაა, რომელიც პირველად მოიფიქრა და პრაქტიკაში ჩააბარა ლოს ალამოსის ეროვნული ლაბორატორიის მეცნიერმა მარკ ტილდენმა. მან გამოიგონა ელეგანტურად მარტივი ორი ტრანზისტორი მზის ძრავის წრე, რომელმაც შესაძლებელი გახადა მზის ენერგიაზე მომუშავე პატარა რობოტები. მას შემდეგ არაერთმა ენთუზიასტმა მოიფიქრა მზის ძრავის სქემები სხვადასხვა მახასიათებლებით და გაუმჯობესებით. ის, რაც აქ არის აღწერილი, აღმოჩნდა, რომ ის არის მრავალმხრივი და ძლიერი. მას სახელი დაერქვა იმ დღის შემდეგ, როდესაც მისი სქემის დიაგრამა დასრულდა და შევიდა ავტორის სემინარის რვეულში, აღდგომის კვირა, 2001 წელი. მას შემდეგ წლების განმავლობაში, ავტორმა გააკეთა და გამოსცადა რამდენიმე ათეული სხვადასხვა პროგრამაში და პარამეტრებში. ის კარგად მუშაობს დაბალ შუქზე ან მაღალ შუქზე, დიდი შენახვის კონდენსატორებით ან მცირე. და წრე იყენებს მხოლოდ საერთო დისკრეტულ ელექტრონულ კომპონენტებს: დიოდები, ტრანზისტორები, რეზისტორები და კონდენსატორი. ეს ინსტრუქცია აღწერს აღდგომის ძრავის ძირითად სქემას, როგორ მუშაობს, სამშენებლო წინადადებები და აჩვენებს ზოგიერთ პროგრამას. ვარაუდობენ, რომ ელექტრონიკის ძირითადი გაცნობა და სქემების შედუღება. თუ თქვენ არ გაუკეთებიათ მსგავსი რამ, მაგრამ გისურვებთ წასვლას, კარგი იქნება, პირველ რიგში, გაუმკლავდეთ რაიმე უფრო მარტივს. თქვენ შეგიძლიათ სცადოთ FLED მზის ძრავა ინსტრუქციებში ან "მზის ენერგიის სიმეტრი" აღწერილი წიგნში "Junkbots, Bugbots, & Bots on Wheels", რომელიც შესანიშნავი შესავალია ისეთი პროექტების განხორციელებაში, როგორიცაა ეს ერთი.

ნაბიჯი 1: აღდგომის ძრავის წრე

ეს არის აღდგომის ძრავის სქემატური დიაგრამა ელექტრონული კომპონენტების ჩამონათვალთან ერთად. მიკროსქემის დიზაინი შთაგონებულია კენ ჰანტინგტონის "Micropower Solar Engine" და სტივენ ბოლტის "Suneater I". მათთან ერთად, აღდგომის ძრავას აქვს ორი ტრანზისტორი გამშვები და ჩამკეტი განყოფილება, მაგრამ ოდნავ განსხვავებული რეზისტორული ქსელი მათ ერთმანეთთან აკავშირებს. ეს განყოფილება მოიხმარს ძალიან მცირე ენერგიას თავისთავად, როდესაც გააქტიურებულია, მაგრამ იძლევა საკმარისი დენის ამოღებას ერთი ტრანზისტორის მართვისთვის, რომელიც ცვლის ძრავის ტიპიურ დატვირთვას. აი, როგორ მუშაობს სააღდგომო ძრავა. მზის უჯრედის SC ნელა იტენება შესანახი კონდენსატორი C1. ტრანზისტორები Q1 და Q2 ქმნიან ჩამკეტ გამომწვევს. Q1 იწყებს მოქმედებას, როდესაც C1 ძაბვა აღწევს გამტარობის დონეს დიოდური სიმებიანი D1-D3 მეშვეობით. ორი დიოდებით და ერთი LED- ით, როგორც ნაჩვენებია დიაგრამაში, გამშვები ძაბვაა დაახლოებით 2.3V, მაგრამ სურვილის შემთხვევაში ამ დონის ასამაღლებლად შესაძლებელია მეტი დიოდის ჩასმა. როდესაც Q1 ჩართულია, Q2- ის ბაზა R4- ით იწევს ზემოთ, რათა ის ასევე ჩართოს. ჩართვის შემდეგ ის ინარჩუნებს საბაზისო დენს R1– დან Q1– მდე, რომ შეინარჩუნოს იგი. ამრიგად, ორი ტრანზისტორი იკეტება მანამ, სანამ მიწოდების ძაბვა C1– დან არ დაეცემა დაახლოებით 1.3 ან 1.4 ვ. როდესაც ორივე Q1 და Q2 ჩართულია, "დენის" ტრანზისტორი QP- ის ბაზა იშლება R3- ით, ის ჩართულია ძრავის M, ან სხვა დატვირთვის მოწყობილობის გადასაყვანად. რეზისტორი R3 ასევე ზღუდავს საბაზისო დენს QP– ით, მაგრამ ნაჩვენები მნიშვნელობა არის ადეკვატური იმისათვის, რომ დატვირთვა საკმარისად ძლიერად აიტანოს უმეტეს მიზნებისთვის. თუკი დატვირთვაზე 200mA- ზე მეტის დენია სასურველი, R3 შეიძლება შემცირდეს და QP– სთვის უფრო მძიმე ტრანზისტორი გამოვიყენოთ, მაგალითად 2N2907. მიკროსქემში არსებული სხვა რეზისტორების მნიშვნელობები შეირჩა (და შემოწმდა), რათა შეზღუდოს დენის დაბალი დონე.

ნაბიჯი 2: Stripboard განლაგება

აღდგომის ძრავის ძალიან კომპაქტური განსახიერება შეიძლება აშენდეს ჩვეულებრივ სტრიპტბორდზე, როგორც ეს მოცემულია ამ ილუსტრაციაში. ეს არის ხედი კომპონენტის მხრიდან სპილენძის ზოლის ბილიკები ქვემოთ ნაჩვენებია ნაცრისფერში. დაფა არის მხოლოდ 0.8 "1.0" და მხოლოდ ოთხი ბილიკი უნდა იყოს მოჭრილი, როგორც ნაჩვენებია ტრეკებში თეთრი წრეებით. აქ გამოსახულ მიკროსქემს აქვს ერთი მწვანე LED D1 და ორი დიოდი D2 და D3 ტრიგერის სტრიქონში ჩართვის ძაბვისთვის დაახლოებით 2.5V. დიოდები განლაგებულია თავდაყირა კათოდის ბოლომდე ზემოთ, ანუ ორიენტირებულია უარყოფითი ავტობუსის ზოლისკენ დაფის მარჯვენა კიდეზე. დამატებითი დიოდი ადვილად შეიძლება დამონტაჟდეს D1– დან D2– დან ნაჩვენები მხტუნავის ადგილას, რათა გადაუხვიოთ ჩართვის წერტილს. გათიშვის ძაბვა ასევე შეიძლება გაიზარდოს, როგორც ეს აღწერილია შემდეგ საფეხურზე. რა თქმა უნდა, დაფის სხვა ფორმატის გამოყენება შესაძლებელია. ქვემოთ მოყვანილი მეოთხე ფოტო გვიჩვენებს აღდგომის ძრავას, რომელიც აგებულია მცირე ზოგადი დანიშნულების პროტოტიპის დაფაზე. ის არ არის ისეთი კომპაქტური და მოწესრიგებული, როგორც ზოლის დაფა, მაგრამ მეორეს მხრივ ის ტოვებს უამრავ ადგილს სამუშაოსთვის და სივრცეს დიოდების ან მრავალჯერადი შესანახი კონდენსატორების დასამატებლად. თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ უბრალო პერფორირებული ფენოლური დაფა საჭირო კავშირებით, რომელიც მავთულხლართულია და შედუღებულია ქვემოთ.

ნაბიჯი 3: ძაბვის გააქტიურება

ეს ცხრილი გვიჩვენებს ჩართვის სავარაუდო ძაბვებს დიოდებისა და LED- ების სხვადასხვა კომბინაციებისთვის, რომლებიც სცადეს სხვადასხვა სააღდგომო ძრავების გამომწვევ სიმებში. ყველა ეს გამომწვევი კომბინაცია შეიძლება მოთავსდეს წინა საფეხურის ზოლის განლაგებაზე, მაგრამ 4-დიოდიან და 1 LED კომბინაციებს უნდა ჰქონდეთ დაფაზე ზემოთ გამობმული დიოდური-დიოდური სახსარი. LED- ები, რომლებიც გამოიყენება ცხრილის გაზომვისას, იყო ძველი დაბალი ინტენსივობის წითელი. სხვა ახალი წითელი LED- ები, რომლებიც უკვე სცადეს, დაახლოებით ერთნაირად მუშაობს, შესაძლოა მათი ვარიაციით მხოლოდ პლიუს ან მინუს 0.1V. ფერს აქვს გავლენა: მწვანე LED- მა მისცა გამომწვევი დონე დაახლოებით 0.2V უფრო მაღალი ვიდრე შესადარებელ წითელს. თეთრმა შუქდიოდმა დიოდური სერიის გარეშე მისცა ჩართვის წერტილი 2.8V. მოციმციმე LED- ები არ არის შესაფერისი ამ ძრავის წრედისთვის. აღდგომის ძრავის სასარგებლო თვისება ის არის, რომ გამორთვის ძაბვა შეიძლება გაიზარდოს ჩართვის დონეზე ზემოქმედების გარეშე Q2- ის ბაზაზე სერიულად ერთი ან მეტი დიოდის ჩასმით. R4 და R5– ის შეერთებიდან Q2– ის ბაზაზე ერთი 1N914 დიოდთან ერთად, წრე გამორთულია, როდესაც ძაბვა ეცემა დაახლოებით 1.9 ან 2.0 ვ. ორი დიოდებით, გამორთვის ძაბვა იზომება დაახლოებით 2.5V; სამი დიოდებით, ის გამორთულია დაახლოებით 3.1 ვ -ზე. სტრიპბორდის განლაგებაზე დიოდი ან დიოდური სტრიქონი შეიძლება განთავსდეს იმ რეზერვუარის R5 ზემოთ ნაჩვენები მხტუნავის ადგილას; ქვემოთ მოყვანილი მეორე ილუსტრაცია გვიჩვენებს ერთ დიოდს D0 ამგვარად დაყენებულს. გაითვალისწინეთ, რომ კათოდის ბოლო უნდა წავიდეს Q2– ის ბაზაზე. ამრიგად, შესაძლებელია სააღდგომო ძრავის ეფექტურად გამოყენება ძრავებით, რომლებიც კარგად არ მუშაობს ძირეულ გამორთვასთან დაახლოებით 1.3 ან 1.4 ვ. მზის ძრავა სათამაშო ჯიპში ფოტოებში გაკეთდა 3.2 ვ -ზე და გამორთულია 2.0 ვ -ზე, რადგან ძაბვის ამ დიაპაზონში ძრავას აქვს კარგი სიმძლავრე.

ნაბიჯი 4: კონდენსატორები, ძრავები და მზის უჯრედები

კონდენსატორი, რომელიც გამოიყენება სათამაშო ჯიპში, არის ის, რაც მარცხნივ არის ნაჩვენები ქვემოთ მოცემულ ილუსტრაციაში. ეს არის სრული 1 ფარად შეფასებული გამოყენებისათვის 5V– მდე. უფრო მსუბუქი მოხმარებისათვის ან მოკლე საავტომობილო მუშაობისთვის, მცირე ზომის კონდენსატორები იძლევა მოკლე ციკლის დროს და, რა თქმა უნდა, უფრო მოკლე გარბენს. კონდენსატორზე ჩამოთვლილი ძაბვა არის მაქსიმალური ძაბვა, რომელზედაც უნდა იყოს დამუხტული; ამ ნიშნის გადამეტება ამცირებს კონდენსატორის სიცოცხლეს. ბევრ სუპერ კონდენსატორს, რომელიც სპეციალურად განკუთვნილია მეხსიერების სარეზერვო მიზნით, აქვს უფრო მაღალი შიდა წინააღმდეგობა და ამიტომ არ გამოყოფს მათ ენერგიას საკმარისად სწრაფად ძრავის მართვისთვის. მზის ძრავა, როგორიცაა აღდგომის ძრავა, კარგია ძრავების მართვისთვის, რომლებსაც აქვთ შიდა სტატიკური წინააღმდეგობა დაახლოებით 10 Ohms ან მეტი. სათამაშო ძრავების ყველაზე გავრცელებულ ჯიშს აქვს გაცილებით დაბალი შიდა წინააღმდეგობა (ტიპიურია 2 Ohms) და ამით ამოიღებს მთელ ენერგიას შესანახი კონდენსატორისგან, სანამ ძრავა ნამდვილად დაიწყებს მუშაობას. მეორე ფოტოზე ნაჩვენები ძრავები ყველა კარგად მუშაობს. ისინი ხშირად გვხვდება ელექტროენერგიის მომწოდებლებისგან ჭარბი ან ახალი. შესაფერისი ძრავები ასევე შეიძლება ნაპოვნი junked ფირზე ჩამწერი ან VCRs. ისინი, როგორც წესი, შეიძლება გამოირჩეოდეს, როგორც დიამეტრი უფრო დიდი ვიდრე მისი სიგრძე. შეარჩიეთ მზის უჯრედი ან უჯრედები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ძრავას გარკვეულწილად უფრო მაღალი ვიდრე ძრავის ჩართვის წერტილი იმ სინათლის დონეზე, რომელსაც თქვენი აპლიკაცია ნახავს. მზის ძრავის ნამდვილი სილამაზე ის არის, რომ მას შეუძლია შეაგროვოს დაბალი ხარისხის აშკარად უსარგებლო ენერგია და შემდეგ გამოუშვას იგი სასარგებლო დოზებით. ისინი ყველაზე შთამბეჭდავია, როდესაც სამუშაო მაგიდაზე ან ყავის მაგიდაზე ან თუნდაც იატაკზე მოულოდნელად ცოცხლდებიან. თუ გსურთ თქვენი ძრავა იმუშაოს შენობაში, მოღრუბლულ დღეებში, ან ჩრდილში, ასევე ღია ცის ქვეშ, გამოიყენეთ უჯრედები, რომლებიც განკუთვნილია შიდა გამოყენებისთვის. ეს უჯრედები, როგორც წესი, ამორფული თხელი ფილმია მინის ჯიშზე. ისინი იძლევა ჯანსაღ ძაბვას დაბალი შუქის პირობებში, ხოლო დენი შეესაბამება განათების დონეს და მათ ზომას. მზის კალკულატორები იყენებენ ამ ტიპის უჯრედს და შეგიძლიათ აიღოთ ძველი (ან ახალი!) გამომთვლელიდან, მაგრამ ისინი დღეს საკმაოდ მცირეა და მათი ამჟამინდელი გამომუშავება დაბალია. გამომთვლელი უჯრედების ძაბვა მერყეობს 1.5 -დან 2.5 ვოლტამდე დაბალ შუქზე და დაახლოებით ნახევარი ვოლტი მეტი მზეზე. თქვენ მოგიწევთ რიგი მათგანების სერიული პარალელურად დაკავშირება. მავთულის წებო შესანიშნავია ამ მინის უჯრედებზე წვრილი მავთულის მიმაგრებისთვის. ზოგიერთ მზის დატენვის საკვანძო ფანარს აქვს დიდი უჯრედი, რომელიც კარგად მუშაობს შენობაში მზის ძრავებით. ამჟამად Images SI Inc. ატარებს ზომის ახალ შიდა უჯრედებს, რომლებიც შესაფერისია მზის ძრავის ერთი უჯრედიდან პირდაპირ გადასაყვანად. მათივე "გარე" მზის უჯრედი საკმაოდ კარგად მუშაობს შენობაშიც. მრავალი წყაროდან უფრო ხშირად არის მზის უჯრედების კრისტალური ან პოლიკრისტალური ტიპი. ეს ტიპები ასხივებენ უამრავ დინებას მზეში, მაგრამ სპეციალურად განკუთვნილია მზეზე სიცოცხლისთვის. ზოგი მოკრძალებულად კარგად მუშაობს დაბალ შუქზე, მაგრამ უმეტესობა საკმაოდ დამღუპველია ფლუორესცენტებით განათებულ ოთახში.

ნაბიჯი 5: გარე კავშირები

მიკროსქემის დაფაზე მზის უჯრედთან და ძრავასთან კავშირის დასამყარებლად, ძალიან მოსახერხებელია ჩასმული კუდის ბუდეები, რომლებიც აღებულია შიდა ზოლებიდან. ქინძისთავების ბუდეების ადვილად განთავისუფლება შესაძლებელია პლასტმასისგან, რომელშიც ისინი ჩამწკრივებულების ფრთხილად გამოყენებით ხდება. კუდები შეიძლება ამოიჭრას მას შემდეგ, რაც ქინძისთავები დაფაზეა შეკრული. მყარი 24 მავთულის მავთული იკეტება სოკეტებში ლამაზი და საიმედო, მაგრამ ჩვეულებრივ გარე ნაწილები დაკავშირებულია მოქნილი ხრახნიანი მავთულის საშუალებით. ერთი და იგივე სოკეტების გაკვრა შესაძლებელია ამ მავთულის ბოლოებამდე, რათა ემსახუროს პატარა „საცობებს“, რომლებიც ლამაზად ჯდება ბორტზე არსებულ სოკეტებში. დაფის ბუდეები ასევე შეიძლება იყოს გათვალისწინებული, რომელშიც შენახვის კონდენსატორი შეიძლება იყოს ჩართული. მას შეუძლია ჩაერთოს პირდაპირ სოკეტებში, ან იყოს დისტანციურად განლაგებული და დაუკავშირდეს დაფაზე მიერთებულ მავთულხლართებს. ეს შესაძლებელს ხდის ადვილად შეცვალოთ და სცადოთ სხვადასხვა კონდენსატორები, სანამ არ გამოჩნდება საუკეთესო აპლიკაციისთვის და მისი საშუალო განათების პირობები. C1– ის საუკეთესო მნიშვნელობის აღმოჩენის შემდეგ, ის კვლავ შეიძლება სამუდამოდ შედუღდეს ადგილზე, მაგრამ იშვიათად ეს საჭირო გახდა, თუ კარგი ხარისხის ბუდეები გამოიყენება.

ნაბიჯი 6: პროგრამები

ალბათ სააღდგომო ძრავის ჩვენი საყვარელი გამოყენება არის Jeepster SUV– ის სათამაშო, რომელიც ნაჩვენებია მე –3 საფეხურში. თხელი პლაივუდის ქვედა ნაწილი მოჭრილი იყო სხეულის შესაფერისად და გაკეთდა დიდი ქაფის ბორბლები, რათა მას მიეცა "მონსტრის ბორბლის" იერი, მაგრამ ექსპლუატაციაში. საკმაოდ მორჩილია ქვედა მხარე ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფოტოში. ღერძი დაყენებულია იმისთვის, რომ მანქანა იმოძრაოს მჭიდრო წრეში (რადგან ჩვენ გვაქვს პატარა მისაღები ოთახი) და წინა წამყვანი მექანიზმი ძალიან ეხმარება მას გამყარებაში დანიშნულ წრიულ გზაზე. გადაცემათა კოლოფი გადაღებულია მომდევნო ფოტოზე ნაჩვენები კომერციული ჰობის საავტომობილო ერთეულიდან, მაგრამ იგი აღჭურვილი იყო 13 Ohm ძრავით. 1 Farad სუპერ კონდენსატორი აძლევს მანქანას დაახლოებით 10 წამის ხანგრძლივობას თითოეულ ციკლში, რაც მას თითქმის მთლიანად აწვდის 3 ფუტის დიამეტრის წრეს. მოღრუბლულ დღეებში ან როდესაც მანქანა ჩერდება ბნელ ადგილას, ცოტა დრო სჭირდება. სადმე 5 -დან 15 წუთის განმავლობაში ჩვეულებრივია დღის განმავლობაში ჩვენს მისაღებ ოთახში. თუ ის აღმოაჩენს მზის პირდაპირ შუქს ფანჯარაში, ის იტენება დაახლოებით ორ წუთში. ის მოგზაურობს ოთახის კუთხეში და მრავალი რევოლუცია მოახდინა 2004 წლის აგების დღიდან. აღდგომის ძრავის კიდევ ერთი სახალისო პროგრამაა "უოკერი", რობოტის მსგავსი არსება, რომელიც მოძრაობს ორი მკლავის, უფრო სწორად, ფეხის საშუალებით. რა ის იყენებს იგივე საავტომობილო და გადაცემათა კოლოფის მატარებელს, როგორც ჯიპსტერი იგივე 76: 1 თანაფარდობით. მისი ერთი ფეხი მეორეზე მიზანმიმართულად მოკლეა ისე რომ წრეზე დადის. უოკერი ასევე ატარებს მოციმციმე LED- ს, ასე რომ ჩვენ ვიცით სად არის ის იატაკზე სიბნელის შემდეგ. მზის ძრავის მარტივი გამოყენება არის დროშის მოხსნა ან სპინერი. ქვემოთ მოყვანილი მე -5 ფოტოზე ნაჩვენები შეიძლება იჯდეს სამუშაო მაგიდაზე ან თაროზე და დროდადრო ის მოულოდნელად და საკმაოდ უცნაურად დატრიალებს პატარა ბურთს ძაფზე, რითაც მიიპყრობს ყურადღებას. ამ უბრალო მბრუნავების ზოგიერთ განსახიერებას ჯაჭვზე ზარი ჰქონდა სიმზე. სხვებს ახლომდებარე ჰქონდათ სტაციონარული ზარი ისე, რომ ის დარტყმულიყო ბურთით - მაგრამ ეს შემაწუხებელი ხდება რამდენიმე მზიანი დღის შემდეგ!

ნაბიჯი 7: NPN სააღდგომო ძრავა

სააღდგომო ძრავა ასევე შეიძლება გაკეთდეს დამატებით ან "ორმაგ" ვერსიაში, ორი NPN ტრანზისტორით და ერთი PNP- ით. სრული სქემა ნაჩვენებია აქ პირველ ილუსტრაციაში. სტრიპბორდის განლაგებას შეიძლება ჰქონდეს ერთი და იგივე კომპონენტის ადგილმდებარეობა და იგივე ტრეკი, როგორც პირველი ან "PNP" ვერსია, არსებითი ცვლილებებია ტრანზისტორების ტიპების შეცვლა და მზის უჯრედის პოლარობის, შენახვის კონდენსატორის, დიოდებისა და LED- ების უკუგანვითარება. NPN სტრიპბორდის განლაგება ნაჩვენებია მეორე ილუსტრაციაში და მოიცავს დამატებით დიოდს D4 უფრო მაღალი ჩართვის ძაბვისთვის და დიოდს D0 ტრანზისტორი Q2- ის ძირიდან რეზისტორების R4 და R5 შეერთებამდე უფრო მაღალი გამორთვის ძაბვისთვის, როგორც კარგად