نحوه عملکرد ساعت باتری با انرژی خورشیدی: 15 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

این مشارکت از سهم قبلی در سال 2016 ناشی می شود (اینجا را ببینید) ، اما در دوره های بین المللی پیشرفت هایی در اجزای سازنده ایجاد شده است که کار را بسیار آسان کرده و عملکرد را بهبود می بخشد. تکنیک های نشان داده شده در اینجا به شما این امکان را می دهد که یک ساعت مجهز به انرژی خورشیدی را به راحتی در مکان هایی مانند یک ایوان باغی یا سرپناهی و احتمالاً در داخل خانه ای که در طول روز نور کافی در دسترس است مانند پنجره یا درب شیشه ای بیرونی خارجی به راحتی مستقر کنید. تحت آزمایش قرار می گیرد استفاده از ساعت مجهز به رادیو امکان داشتن یک ساعت مچی را فراهم می کند که می تواند سالها بدون مراقبت رها شود.

ایمنی توجه داشته باشید که یک خازن فوق العاده بزرگ می تواند انرژی زیادی را در خود نگه دارد و در صورت اتصال کوتاه می تواند جریان کافی را ایجاد کند تا سیم ها برای مدت کوتاهی داغ شوند.

باید اضافه کنم که ساعتهای نشان داده شده در دستورالعمل اول هنوز با خوشحالی کار می کنند.

مرحله 1: ابر خازن های جدید

تصویر بالا یک ابرخازن با ظرفیت 500 فاراد را نشان می دهد. اینها اکنون با قیمت ارزان در eBay در دسترس هستند و در تمرینات مهندسی خودرو استفاده می شوند. آنها بسیار بزرگتر از 20 یا 50 واحد فاراد هستند که به طور معمول در زمان اولین مقاله من در دسترس بودند. در تصویر می بینید که آنها از نظر جسمی نسبتاً بزرگ هستند و در پشت اکثر ساعت ها قرار نمی گیرند و باید جداگانه قرار گیرند.

برای هدف ما بسیار مهم است که وقتی تا 1.5 ولت شارژ می شود ، انرژی کافی در یک خازن 500 فاراد ذخیره می شود تا یک ساعت معمولی باتری را تا سه هفته کار کند ، قبل از اینکه ولتاژ به بیش از یک ولت برسد و ساعت متوقف شود. این بدان معناست که خازن می تواند ساعت را در دوره های کسل کننده در زمستان که انرژی خورشیدی کم است ادامه دهد و سپس در یک روز روشن برسد.

همچنین می توان در اینجا اشاره کرد که ساعتهای بزرگ فضای باز در زمانهای اخیر مد شده اند و اینها از تکنیکهای نشان داده شده در مقاله بسیار مناسب خواهند بود. (این که آیا این ساعت های فضای باز به اندازه کافی قوی هستند تا در دمای طولانی در بیرون دوام بیاورند ، یک موضوع بحث برانگیز است.)

مرحله 2: اجزای مورد نیاز

به ساعت باتری احتیاج دارید. قطعه ای که در این مقاله نشان داده شده است 12 اینچ قطر دارد و از Anthorn در انگلستان با رادیو کنترل می شود که 60 کیلوهرتز را ارسال می کند. در یک فروشگاه محلی خریداری شده است.

سایر اجزاء در تصویر بالا نشان داده شده است.

یک فوق خازن 500 فاراد. (eBay.)

یک آرایه خورشیدی 6 ولت 100 میلی آمپر آنچه در اینجا نشان داده شده است 11 سانتی متر در 6 سانتی متر است و از Messrs CPS Solar بدست آمده است:

www.cpssolar.co.uk

اما به طور گسترده در اینترنت موجود است

اجزای باقیمانده به طور گسترده ای در دسترس تامین کنندگان قطعات الکترونیکی است. من از آقایان Bitsbox استفاده می کنم:

www.bitsbox.co.uk/

1 ترانزیستور NPN سیلیکون 2N3904. یک اسب کار خوب اما هر NPN سیلیکونی کار می کند.

4 دیود سیلیکون 1N4148. مهم نیست ، اما تعداد مورد نیاز ممکن است متفاوت باشد ، متن بعدی را ببینید.

1 محفظه ABS 100 x 75 x 40 میلی متر. من از رنگ مشکی استفاده کردم زیرا سلول خورشیدی سیاه است. در مورد من ، خازن فوق العاده فقط دارای محدودیت بسیار کمی است-ممکن است لازم باشد به سراغ اندازه بعدی جعبه بروید!

تکه ای از نوار استریپ. معدن من از قطعه ای به ابعاد 127 در 95 میلی متر بریده شد و عرض مناسبی را برای قرار دادن در جعبه ABS می دهد.

شما به سیم رشته قرمز و مشکی احتیاج دارید و برای مونتاژ نهایی از یک تکه مدار چاپی خالی و چسب سیلیکونی انعطاف پذیر استفاده کردم.

شما برای ساخت الکترونیکی به ابزارهای معتدل از جمله آهن لحیم کاری نیاز خواهید داشت.

مرحله 3: مدار

حداکثر خازن دارای ولتاژ حداکثر 2.7 ولت است. برای کارکردن ساعت ما بین 1.1 تا 1.5 ولت نیاز داریم. حرکتهای معمولی ساعت برقی باتری ممکن است ولتاژهای بالاتر از این را تحمل کند ، اما ساعت رادیویی دارای مدارهای الکترونیکی است که اگر ولتاژ منبع تغذیه بسیار زیاد باشد ممکن است نامنظم شود.

مدار بالا یک راه حل را نشان می دهد. مدار در اصل یک دنبال کننده امیتر است. خروجی سلول خورشیدی به کلکتور ترانزیستور 2N3904 و به پایه از طریق مقاومت 22k اهم اعمال می شود. از پایه تا زمین ، ما یک زنجیره ای از چهار دیود سیگنال سیلیکون 1N4148 داریم که با مقاومت 22k اهم تغذیه می شود ولتاژ حدود 2.1 ولت در پایه ترانزیستور ایجاد می کند ، زیرا هر دیود دارای افت ولتاژ رو به جلو در حدود نیم ولت در زیر آنها است. شرایط ولتاژ حاصل از امیتر ترانزیستور تغذیه کننده خازن در حدود 1.5 ولت مورد نیاز است زیرا افت ولتاژ 0.6 ولت در ترانزیستور وجود دارد. دیود مسدود کننده معمولی مورد نیاز برای جلوگیری از نشت جریان از طریق سلول خورشیدی ، مورد نیاز نیست زیرا محل اتصال امیتر ترانزیستور این کار را انجام می دهد.

این خام است اما بسیار م effectiveثر و ارزان است. یک دیود زنر می تواند جایگزین زنجیره دیودها شود اما زنرهای ولتاژ پایین به اندازه ولتاژهای بالاتر در دسترس نیستند. ولتاژهای بالاتر یا پایین تر را می توان با استفاده از دیودهای بیشتر یا کمتر در زنجیره یا با استفاده از دیودهای مختلف با ویژگی های متفاوت ولتاژ جلو بدست آورد.

مرحله 4: مدار ما را 1 آزمایش کنید

قبل از تولید نسخه نهایی "سخت" ، ما باید مدار خود را آزمایش کنیم تا بررسی کنیم که آیا همه چیز خوب است و آیا ولتاژ صحیح را برای خازن فوق العاده تولید می کنیم و مهمتر از همه ، آیا ولتاژ تولید شده نمی تواند از درجه 2.7 ولت تجاوز کند.

در تصویر بالا مدار آزمایشی را مشاهده می کنید که بسیار شبیه به شماتیک نشان داده شده در مرحله قبل است اما در اینجا فوق خازن با یک خازن الکترولیتی 1000 میکرو فاراد جایگزین شده است که دارای مقاومت 47 کیلو اهم به موازات آن است. مقاومت اجازه می دهد تا ولتاژ نشت کند و با تغییر ورودی نور ، خواندن به روز را ارائه دهد.

مرحله 5: مدار ما را آزمایش کنید 2

در تصویر بالا می بینید که چگونه مدار به صورت موقتی روی تخته نان بدون لحیم وصل شده است و ولتاژ خروجی روی مولتی متر اندازه گیری شده است. این مدار در نزدیکی پنجره با پرده هایی برای تغییر نور رسیده به فتوسل در نظر گرفته شده بود.

مولتی متر 1.48 ولت رضایت بخش را نشان می دهد که با تغییر ورودی نور متغیر مثبت یا منفی 0.05 ولت است. این دقیقاً همان چیزی است که مورد نیاز است و از این مجموعه اجزا می توان استفاده کرد.

اگر نتیجه صحیح نیست در این مرحله است که می توانید دیودها را از زنجیره اضافه یا حذف کنید تا ولتاژ خروجی را افزایش یا کاهش دهید یا با دیودهای مختلف با ویژگی های جلو متفاوت آزمایش کنید.

مرحله 6: نوار بریده را برش دهید

در مورد من این بسیار آسان بود زیرا نوار نوار عرض 127 میلی متر داشت و قطعه ای بریده شد تا در قالب های جعبه ABS قرار گیرد.

مرحله 7: سلول خورشیدی خود را آماده کنید

با برخی از آرایه های خورشیدی ممکن است متوجه شوید که سیم های قرمز و سیاه قبلاً به مخاطبین سلول خورشیدی لحیم شده اند ، در غیر این صورت یک طول سیم سیاه را به اتصال منفی سلول خورشیدی و طول مشابه سیم قرمز را به مثبت لحیم کنید. ارتباط. برای جلوگیری از جدا شدن اتصالات از پنل خورشیدی در حین ساخت ، سیم را با استفاده از چسب سیلیکون انعطاف پذیر به بدنه سلول خورشیدی وصل کردم و آن را برای تنظیم گذاشتم.

مرحله 8: سلول خورشیدی را به جعبه ABS بمالید

سوراخ کوچکی را در قسمت پایین جعبه ABS برای سیم های اتصال ایجاد کنید. مطابق شکل ، چهار دانه بزرگ چسب سیلیکونی بمالید ، سیمهای اتصال دهنده را از سوراخ عبور دهید و سلول خورشیدی را به آرامی بمالید. سلول خورشیدی به جعبه ABS افتخار می کند که اجازه می دهد سیم های اتصال از زیر آن عبور کنند ، بنابراین چسب های بزرگ چسب باید بزرگ باشند-تغییر نظر شما در این مرحله بسیار نامرتب خواهد بود! بگذارید تا تنظیم شود.

مرحله 9: کار خود را بررسی کنید

اکنون باید چیزی شبیه به نتیجه در تصویر بالا داشته باشید.

مرحله 10: برای خروج از ماژول برق خورشیدی یک سوراخ ایجاد کنید

در این مرحله ما باید جلوتر فکر کنیم و در نظر بگیریم که چگونه قدرت از واحد قدرت خارج می شود و تا ساعت کار می کند و باید سوراخ را در جعبه ABS ایجاد کنیم تا این کار امکان پذیر باشد. تصویر بالا نحوه انجام این کار را نشان می دهد اما می توانستم با رفتن بیشتر به وسط بهتر عمل کنم و سیم ها را در موقعیتی کمتر قابل مشاهده قرار دهم. ساعت شما به احتمال زیاد متفاوت خواهد بود ، بنابراین واحد قدرت را در اختیار آن قرار دهید و بهترین موقعیت را برای سوراخ خود ایجاد کنید که باید قبل از نصب جعبه با اجزای مختلف آن را حفاری کنید.

مرحله 11: قطعات را به نوار چسب لحیم کنید

مطابق تصویر بالا اجزا را به نوار چسب بچسبانید. مدار ساده است و فضای زیادی برای پخش قطعات وجود دارد. با خیال راحت اجازه دهید لحیم کاری دو ردیف مس را برای اتصال به زمین ، مثبت و خروجی پل کند. نوار استریپ مدرن بسیار ظریف است و اگر مدت زمان زیادی را برای لحیم کاری و لحیم کاری صرف کنید ، ممکن است آهنگها بلند شوند.

مرحله 12: واحد برق خورشیدی را جمع آوری کنید

با استفاده از سیم رشته سیاه و قرمز و رعایت دقیق قطبیت ، پنل خورشیدی را به نوار چسب و قدرت خروجی به فوق خازن وصل کرده و سپس یک جفت سیم 18 اینچی که در نهایت به ساعت متصل می شود ، ایجاد می کند. از سیم کافی برای مونتاژ خارج از جعبه استفاده کنید. حالا مجموعه نوار چسب را داخل شکاف های جعبه ABS قرار دهید و با خازن فوق العاده از پدهای Blu-Tack برای ثابت نگه داشتن دستگاه استفاده کنید. برای ایمنی از نوار چسب استفاده کنید تا انتهای لخت خروجی ها را از هم جدا کنید تا از کوتاه شدن آنها جلوگیری شود. سیم اضافی را به آرامی وارد فضای باقی مانده در جعبه کنید و سپس روی درپوش را پیچ کنید.

مرحله 13: واحد را به ساعت وصل کنید

هر ساعت متفاوت خواهد بود. در مورد من ازدواج ساعت با واحد خورشیدی صرفاً استفاده از قطعه ای از برد مدار چاپی یک طرفه تقریباً چهار و نیم و دو اینچی چسبیده به ساعت و واحد خورشیدی با چسب سیلیکون و اجازه تنظیم بود. لمینت کف ممکن است کافی باشد. هنوز دستگاه را به صورت الکتریکی متصل نکنید ، اما ساعت و پنل خورشیدی را در زیر نور خورشید یا یک مکان روشن قرار دهید و اجازه دهید تا خازن فوق العاده تا 1.4 ولت شارژ شود.

هنگامی که خازن شارژ می شود ، سیم ها را با استفاده از طول رولپلاک چوبی برای نگه داشتن اتصالات به ساعت متصل کنید. اکنون ساعت باید کار کند.

در تصویر همراه توجه داشته باشید که سیم های شل شده با چند لکه Blu-Tack مرتب شده اند.

مرحله 14: تمام شد

تصویر بالا نشان می دهد که ساعت من با خوشحالی در هنرستان ما کار می کند ، جایی که باید در روزهای زمستانی هشت ساعته و "برگشت بهار به عقب" کار کند. ولتاژ منبع تغذیه 1.48 ولت اندازه گیری می شود ، با وجود اینکه روزهای کوتاهی از اعتدال پاییزی گذشته ایم.

این مجموعه احتمالاً می تواند در داخل خانه مستقر شود اما این باید مورد آزمایش قرار گیرد. این تمایل وجود دارد که خانه ها در انگلستان این روزها پنجره های کوچکتری داشته باشند و نور محیط ممکن است کمی کم نور باشد اما نور مصنوعی ممکن است جبران شود تعادل.

مرحله 15: چند فکر آخر

برخی ممکن است به این نکته اشاره کنند که باتری ها بسیار ارزان هستند ، پس چرا خود را به زحمت بیندازید؟ پاسخ دادن به این س Notال آسان نیست ، اما برای من این رضایت از راه اندازی چیزی است که می تواند سالها و سالها بدون مراقبت و احتمالاً در مکانی دور افتاده و غیرقابل دسترسی اجرا شود.

س validال معتبر دیگر این است که "چرا از یک سلول قابل شارژ Ni/Mh به جای خازن فوق العاده استفاده نکنید؟". این کار می کند ، وسایل الکترونیکی می تواند بسیار ساده تر باشد و ولتاژ جریان 1.2 ولت چنین سلولی تقریباً حداقل ولتاژ مورد نیاز یک ساعت باتری را تامین می کند. با این حال ، سلولهای قابل شارژ عمر محدودی دارند ، در حالی که ما امیدواریم ابر خازنها عمر مورد انتظار ما را از هر قطعه الکترونیکی دیگر داشته باشند ، اگرچه هنوز مشخص نیست.

این پروژه نشان داده است که ابر خازنهای با ارزش بالا که در حال حاضر در مهندسی خودرو استفاده می شود ، می تواند به راحتی با استفاده از انرژی خورشیدی شارژ شود. این می تواند چندین احتمال را باز کند:

برنامه های کاربردی از راه دور مانند چراغ های رادیویی که در آن همه چیز از جمله سلول خورشیدی را می توان با خیال راحت در یک محفظه شیشه ای قوی مانند یک شیشه شیرین قرار داد.

مناسب برای مدارهای نوع ژول دزد با یک خازن فوق العاده که به طور بالقوه تعدادی مدار را همزمان تامین می کند.

خازن های فوق العاده را می توان به راحتی به موازات دیگر خازن ها متصل کرد ، همچنین می توان دو سری را بدون عارضه مقاومت های متعادل کننده به صورت سری قرار داد. من می توانم این امکان را داشته باشم که به طور موازی از این واحدهای کافی برای شارژ تلفن همراه به عنوان مثال خیلی سریع از طریق مبدل ولتاژ افزایش دهنده اختصاصی استفاده کنم.