Kako pokrenuti baterijski sat na solarnoj energiji: 15 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Ovaj doprinos slijedi iz prethodnog u 2016. (vidi ovdje,), ali u međuvremenu je došlo do razvoja komponenti koje znatno olakšavaju posao i poboljšavaju performanse. Ovdje prikazane tehnike omogućit će jednostavno postavljanje sata sa solarnim pogonom na mjesta poput zimskog vrta ili zaklonjenog trijema, a moguće i unutar kuće u kojoj je tijekom dana dostupno dovoljno svjetla, poput prozora ili ostakljenih vanjskih vrata, ali bio bi podložan eksperimentu. Korištenje radijski upravljanog sata otvara mogućnost posjedovanja časovnika koji se godinama može ostaviti bez nadzora.

Sigurnost Imajte na umu da veliki super kondenzator može držati puno energije, a ako dođe do kratkog spoja, može generirati dovoljno struje da žice žarko usijaju na kratko vrijeme.

Dodao bih da satovi prikazani u prvom Instructable -u još uvijek rade sretno.

Korak 1: Novi super kondenzatori

Gornja slika prikazuje superkondenzator kapaciteta 500 Farada. Oni su sada jeftino dostupni na eBayu i koriste se u praksi automobilskog inženjeringa. Oni su masovno veći od 20 ili 50 Farad jedinica koje su rutinski bile dostupne u vrijeme mog prvog članka. Na slici možete vidjeti da su fizički prilično veliki i da neće stati iza većine satova te se moraju nalaziti odvojeno.

Vrlo važno za našu namjenu je da pri napunjenosti do 1,5 V ima dovoljno pohranjene energije u kondenzatoru od 500 Farad za rad tipičnog sata baterije nekih tri tjedna prije nego što napon padne na nešto više od Volta i sat prestane. To znači da kondenzator može održavati rad sata kroz dosadna razdoblja zimi kada je solarne energije u nedostatku, a zatim nadoknaditi vedar dan.

Ovdje se također može napomenuti da su veliki vanjski satovi postali moderni u posljednje vrijeme i da bi bili vrlo podložni tehnikama prikazanim u članku. (Pitanje je hoće li ti vanjski satovi biti dovoljno robusni da dugo izdrže vani.)

Korak 2: Potrebne komponente

Trebat će vam baterijski sat. Ona prikazana u ovom članku ima 12 inča u promjeru i radijski se kontrolira od Anthorna u Velikoj Britaniji koji emitira na 60 kHz. Kupljen je u lokalnoj trgovini.

Ostale komponente prikazane su na gornjoj slici.

Jedan super kondenzator od 500 Farad. (eBay.)

Jedan 6 Volt 100mA solarni niz. Ovdje prikazana veličina je 11 cm x 6 cm i dobivena je od gospodina CPS Solar:

www.cpssolar.co.uk

ali široko dostupna na internetu.

Preostale komponente široko su dostupne od dobavljača elektroničkih komponenti. Ja koristim gospodu Bitsbox:

www.bitsbox.co.uk/

1 2N3904 silikonski NPN tranzistor. Dobar radni konj, ali svaki silikonski NPN će raditi.

4 1N4148 silicijeva dioda. Nije kritično, ali potreban broj može varirati, pogledajte kasniji tekst.

1 ABS kućište 100 x 75 x 40 mm. Koristio sam crnu boju jer je solarna ćelija crna. U mom slučaju super kondenzator je opremljen s vrlo malo prostora-možda ćete morati odabrati sljedeću veličinu kutije!

Komad stripboard -a. Moj je izrezan iz komada 127x95 mm i daje pravu širinu za umetanje u ABS kutiju.

Trebat će vam crvena i crna nasukana žica, a za konačno sastavljanje upotrijebio sam komad prazne tiskane ploče i fleksibilno silikonsko ljepilo.

Za elektroničku konstrukciju trebat će vam skromni alati, uključujući lemilicu.

Korak 3: Krug

Super kondenzator ima maksimalni napon od 2,7 volti. Za rad našeg sata potrebni su nam naponi između 1,1 i 1,5 volti. Uobičajeni pomaci električnog sata baterije mogu tolerirati napone iznad ovog, ali radio sat ima elektroničko kolo koje može postati neispravno ako je napon napajanja previsok.

Gornji krug prikazuje jedno rješenje. Krug je u biti sljedbenik emitera. Izlaz solarne ćelije primjenjuje se na kolektor tranzistora 2N3904 i na bazu preko otpornika od 22 k Ohma. Od baze do zemlje imamo lanac od četiri silicijske signalne diode 1N4148 koje napajane otpornikom od 22 k Ohma rezultiraju naponom od oko 2,1 Volta na bazi tranzistora budući da svaka dioda ima pad napona prema naprijed od oko pola volta ispod ovih Uvjeti. Rezultirajući napon na odašiljaču tranzistora koji napaja super kondenzator je oko potrebnih 1,5 volti budući da u tranzistoru postoji pad napona od 0,6 volti. Normalna blokirajuća dioda potrebna za sprječavanje istjecanja struje kroz solarnu ćeliju nije potrebna jer spoj osnovnog emitera tranzistora obavlja ovaj posao.

Ovo je grubo, ali vrlo učinkovito i jeftino. Jedna zener dioda mogla bi zamijeniti lanac dioda, ali niskonaponski zeneri nisu toliko široko dostupni kao oni visokog napona. Veći ili niži naponi mogu se postići korištenjem više ili manje dioda u lancu ili korištenjem različitih dioda s različitim karakteristikama napona naprijed.

Korak 4: Testirajte naš krug 1

Prije nego proizvedemo konačnu "tvrdu" verziju, moramo testirati naš krug kako bismo provjerili je li sve u redu i stvaramo li ispravan napon za super kondenzator i, što je najvažnije, generirani napon ne smije prelaziti nazivnu vrijednost od 2,7 Volta.

Na gornjoj slici ćete vidjeti ispitni krug koji je vrlo sličan shemi prikazanoj u prethodnom koraku, ali ovdje je super kondenzator zamijenjen elektrolitskim kondenzatorom od 1000 mikroFarada koji paralelno ima otpornik od 47 kOhm. Otpornik dopušta istjecanje napona kako bi se osiguralo ažurirano očitanje s promjenom ulaznog svjetla.

Korak 5: Testirajte naš krug 2

Na gornjoj slici možete vidjeti kako je krug u privremenom obliku ožičen na ploči bez lemljenja s izlaznim naponom mjerenim na multimetru. Krug je bio postavljen blizu prozora, a rolete su bile dostupne za promjenu svjetlosti koja je dopirala do fotoćelije.

Multimetar pokazuje zadovoljavajućih 1,48 volti koji je varirao plus ili minus 0,05 volti kako je ulaz svjetlosti varirao. To je upravo ono što je potrebno i ova se zbirka komponenti može koristiti.

Ako rezultat nije točan, u ovoj fazi možete dodati ili ukloniti diode iz lanca kako biste povećali ili smanjili izlazni napon ili eksperimentirati s različitim diodama s različitim karakteristikama naprijed.

Korak 6: Izrežite Stripboard

U mom slučaju to je bilo vrlo jednostavno jer je stripboard širine 127 mm, a komad je izrezan za umetanje u letvice ABS kutije.

Korak 7: Pripremite svoju solarnu ćeliju

Kod nekih solarnih nizova možda ćete otkriti da su crvene i crne žice već lemljene na kontaktima na solarnoj ćeliji, inače lemite duljinu crne upletene žice na negativnu vezu solarne ćelije i sličnu duljinu crvene upletene žice u pozitivnu veza. Kako bi se spriječilo da se veze izvlače iz solarne ploče tijekom izgradnje, pričvrstio sam žicu na tijelo solarne ćelije pomoću fleksibilnog silikonskog ljepila i ostavio da se stegne.

Korak 8: Nanesite solarnu ćeliju na ABS kutiju

Izbušite malu rupu na dnu ABS kutije za priključne vodiče. Nanesite četiri velike žlice silikonskog ljepila kako je prikazano, provucite spojne vodiče kroz rupu i nježno nanesite solarnu ćeliju. Solarna ćelija bit će ponosna na ABS kutiju koja omogućuje prolaz spojnih kabela ispod pa velike kapi ljepila moraju biti velike-promijeniti mišljenje u ovoj fazi bit će vrlo neuredno! Ostavite da se stegne.

Korak 9: Pregledajte svoj rad

Sada biste trebali imati nešto poput rezultata na gornjoj slici.

Korak 10: Izbušite rupu za napajanje za izlaz iz modula solarne energije

U ovoj fazi moramo razmišljati unaprijed i razmotriti kako napajanje napušta jedinicu napajanja i opskrbljuje se satom, te moramo izbušiti rupu u ABS kutiji kako bismo to dopustili. Na gornjoj slici je prikazano kako sam to učinio, ali mogao sam biti bolji ako bih otišao više prema sredini i tako žice stavio u manje vidljiv položaj. Vaš će sat najvjerojatnije biti drugačiji pa ponudite pogonsku jedinicu i izradite najbolji položaj za svoju rupu koju biste trebali izbušiti sada prije nego što kutija bude opremljena raznim komponentama.

Korak 11: Lemljenje komponenti na strip ploču

Lemite komponente na traku kao na gornjoj slici. Krug je jednostavan i ima dovoljno prostora za širenje komponenti. Slobodno dopustite lemljenju da premosti dva reda bakra za spojeve na masu, pozitive i izlaz. Suvremeni stripboard prilično je osjetljiv i ako predugo provodite lemljenje i odlemljivanje, gusjenice se mogu podići.

Korak 12: Sastavite solarnu jedinicu

Korištenjem crne i crvene žice na žicu i strogo poštujući polaritet, spojite vodiče solarnih panela na stripboard, a izlaznu snagu na super kondenzator, a zatim napravite par 18 -inčnih vodiča koji će se na kraju spojiti na sat. Upotrijebite dovoljno žice kako biste omogućili montažu samo izvan kutije. Sada umetnite sklop trake u utore na ABS kutiji i slijedite sa super kondenzatorom pomoću jastučića Blu-Tack da biste držali jedinicu na mjestu. Radi sigurnosti koristite ljepljivu traku kako biste razdvojili gole krajeve izlaznih kabela kako biste spriječili njihovo kratko spajanje. Lagano otpustite višak žice u preostali prostor u kutiji, a zatim pričvrstite poklopac.

Korak 13: Povežite jedinicu sa satom

Svaki sat će biti drugačiji. U mom slučaju, vjenčanje sata sa solarnom jedinicom bilo je jednostavno pitanje korištenja komada obične jednostrane tiskane ploče otprilike četiri i pol puta dva inča zalijepljene na sat i solarnu jedinicu silikonskim ljepilom i dopuštajući postavljanje. Podni laminat može biti dovoljan. Nemojte još spajati jedinicu na električni pogon, već postavite sat i solarnu ploču na sunčevu svjetlost ili svijetlo mjesto i dopustite da se super kondenzator napuni do 1,4 volti.

Nakon što se kondenzator napuni, spojite žice sa satom pomoću duljine drvenog tipla za držanje priključaka. Sat bi sada trebao raditi.

Na priloženoj slici imajte na umu da su labave žice pospremljene s nekoliko Blu-Tack mrlja.

Korak 14: Završeno

Gornja slika prikazuje moj sat kako sretno radi u našem zimskom vrtu gdje bi trebao raditi sve dalje i nositi se s osmosatnim zimskim danima i 'proljetnim padom unatrag'. Opskrbni napon mjeri 1,48 volti, iako smo prošli jesenje ravnodnevnice s kraćim danima.

Ova postavka mogla bi se postaviti unutar kuće, ali to bi trebao biti predmet eksperimenta. Postoji tendencija da kuće u Velikoj Britaniji ovih dana imaju manje prozore, a ambijentalno svjetlo može biti malo prigušeno, ali umjetno svjetlo bi moglo popraviti ravnoteža.

Korak 15: Neke posljednje misli

Neki će možda istaknuti da su baterije vrlo jeftine pa zašto se truditi? Nije lako odgovoriti na pitanje, ali za mene je to zadovoljstvo pokrenuti nešto što može godinama i godinama raditi bez nadzora, vjerojatno na udaljenom i nepristupačnom mjestu.

Još jedno valjano pitanje je "Zašto ne koristiti Ni/Mh punjivu ćeliju umjesto super kondenzatora?". To bi funkcioniralo, elektronika bi mogla biti mnogo jednostavnija, a napon od 1,2 Volta takve ćelije poslužio bi približno o minimalnom zahtjevu napona sata baterije. Međutim, punjive ćelije imaju konačan vijek trajanja, dok se nadamo da će super kondenzatori imati vijek trajanja koji očekujemo od bilo koje druge elektroničke komponente, iako to ostaje za vidjeti.

Ovaj je projekt pokazao da se super vrijedni super kondenzatori koji se sada koriste u automobilskoj tehnici mogu lako napuniti pomoću solarne energije. To bi moglo otvoriti brojne mogućnosti:

Daljinske aplikacije, poput radio svjetionika, gdje se sve, uključujući solarnu ćeliju, može sigurno smjestiti u robusno stakleno kućište, poput slatkog staklenke.

Savršeno za sklopove tipa Joule Thief s jednim super kondenzatorom koji potencijalno opskrbljuje više krugova istovremeno.

Super kondenzatori se lako mogu povezati paralelno kao i svi kondenzatori. Također je moguće postaviti dva u nizu bez komplikacija balansirajućih otpornika. Mogu vidjeti mogućnost paralelnog dovođenja ovih posljednjih jedinica za punjenje mobilnog telefona, na primjer, vrlo brzo putem vlasničkog pretvarača napona.