Kako zagnati baterijsko uro na sončni energiji: 15 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Ta prispevek izhaja iz prejšnjega v letu 2016 (glej tukaj,), vendar je v vmesnem obdobju prišlo do razvoja komponent, ki olajšajo delo in izboljšajo uspešnost. Tukaj prikazane tehnike bodo omogočile enostavno uporabo sončne ure na mestih, kot so zimski vrt ali zaščitena veranda in po možnosti v hiši, kjer je čez dan na voljo dovolj svetlobe, na primer pri oknu ali zastekljenih zunanjih vratih, vendar to bi bil predmet eksperimentiranja. Uporaba radijsko vodene ure odpira možnost uporabe ure, ki jo lahko leta pustite brez nadzora.

Varnost Zavedajte se, da lahko velik super kondenzator zadrži veliko energije, in če pride do kratkega stika, lahko ustvari dovolj toka, da se žice za kratek čas segrejejo.

Dodal bi, da ure, prikazane v prvem Instructableu, še vedno delujejo srečno.

Korak: Novi super kondenzatorji

Na zgornji sliki je prikazan superkondenzator s kapaciteto 500 Faradov. Ti so zdaj poceni na voljo na eBayu in se uporabljajo v avtomobilski tehniki. So veliko večje od 20 ali 50 enot Farad, ki so bile rutinsko na voljo v času mojega prvega članka. Na sliki lahko vidite, da so fizično precej velike in se ne bodo prilegale večini ur in jih je treba namestiti ločeno.

Za naš namen je zelo pomembno, da je pri napolnjenosti do 1,5 voltov dovolj shranjene energije v kondenzatorju 500 Farad, da deluje tipična ura baterije za tri tedne, preden napetost pade na nekaj več kot volt in ura se ustavi. To pomeni, da lahko kondenzator vzdržuje uro v dolgočasnih obdobjih v zimskem času, ko sončne energije primanjkuje, nato pa ga ujame na svetel dan.

Tu je mogoče omeniti tudi, da so velike ure na prostem v zadnjem času postale modne in bi bile zelo primerne za tehnike, prikazane v članku. (Ali bodo te zunanje ure dovolj robustne, da bodo dolgo zdržale zunaj, je sporno.)

2. korak: potrebne komponente

Potrebovali boste baterijsko uro. Tista, prikazana v tem članku, ima premer 12 palcev in je radijsko vodena od Anthorna v Veliki Britaniji, ki oddaja na 60 kHz. Kupljen je bil v lokalni trgovini.

Ostale komponente so prikazane na zgornji sliki.

En super -kondenzator 500 Farad. (eBay.)

En 6 -voltni solarni niz 100 mA. Ta, ki je prikazan tukaj, je 11 cm x 6 cm in je bil pridobljen od Messrs CPS Solar:

www.cpssolar.co.uk

vendar široko dostopna na internetu.

Preostale komponente so na voljo pri dobaviteljih elektronskih komponent. Uporabljam gospoda Bitsbox:

www.bitsbox.co.uk/

1 2N3904 silikonski NPN tranzistor. Dober delovni konj, vendar bo deloval kateri koli silikonski NPN.

4 1N4148 silicijeva dioda. Ni kritično, vendar se lahko zahteva drugačna številka, glejte poznejše besedilo.

1 100 x 75 x 40 mm ohišje iz ABS -a. Uporabil sem črno, saj je sončna celica črna. V mojem primeru je super kondenzator opremljen z zelo malo prostora-morda boste morali uporabiti naslednjo velikost škatle!

Kos traku. Moj je bil izrezan iz kosa 127x95 mm in daje pravo širino za vstavljanje v škatlo ABS.

Potrebovali boste rdečo in črno žico, za končno sestavo pa sem uporabil kos prazne tiskane plošče in fleksibilno silikonsko lepilo.

Za elektronsko gradnjo boste potrebovali skromna orodja, vključno s spajkalnikom.

3. korak: vezje

Največja napetost super kondenzatorja je 2,7 voltov. Za delovanje ure potrebujemo od 1,1 do 1,5 voltov. Običajni premiki električne ure akumulatorja lahko prenašajo napetosti nad tem, vendar ima radijska ura elektronsko vezje, ki lahko postane napačno, če je napajalna napetost previsoka.

Zgornje vezje prikazuje eno rešitev. Vezje je v bistvu sledilnik oddajnikov. Izhod sončne celice se uporablja za zbiralnik tranzistorja 2N3904 in za bazo preko upora 22k Ohm. Od osnove do tal imamo verigo štirih silicijevih signalnih diod 1N4148, ki jih na uporu 22k Ohm napaja napetost okoli 2,1 volta na osnovi tranzistorja, saj ima vsaka dioda sprednji padec napetosti za približno pol volta pod temi pogoji. Nastala napetost na oddajniku tranzistorja, ki napaja super kondenzator, je okoli zahtevanih 1,5 voltov, saj je v tranzistorju padel napetost za 0,6 volta. Normalna blokirna dioda, ki je potrebna za preprečitev uhajanja toka skozi sončno celico, ni potrebna, saj to stičišče osnovnega oddajnika tranzistorja opravlja to nalogo.

To je surovo, a zelo učinkovito in poceni. Ena zenerjeva dioda bi lahko nadomestila verigo diod, vendar nizkonapetostni zeneri niso tako široko dostopni kot visokonapetostni. Višje ali nižje napetosti je mogoče doseči z uporabo več ali manj diod v verigi ali z uporabo različnih diod z različnimi značilnostmi napetosti naprej.

4. korak: Preizkusite naše vezje 1

Pred izdelavo končne "trde" različice moramo preizkusiti naše vezje, da preverimo, ali je vse v redu in ali ustvarjamo pravilno napetost za super kondenzator in, kar je najpomembneje, da ustvarjena napetost ne sme presegati ocene 2,7 volta.

Na zgornji sliki boste videli preskusno vezje, ki je zelo podobno shemi, prikazani v prejšnjem koraku, vendar je bil super kondenzator zamenjan z elektrolitskim kondenzatorjem 1000 mikroFarad, ki ima vzporedno upor 47 kOhm. Upor omogoča, da napetost odteče, da zagotovi najnovejše odčitavanje, saj se vhod svetlobe spreminja.

5. korak: Preizkusite naše vezje 2

Na zgornji sliki lahko vidite, kako je bilo vezje začasno ožičeno na brezlemni plošči z izhodno napetostjo, izmerjeno na multimetru. Vezje je bilo postavljeno blizu okna, pri čemer so bile na voljo žaluzije za spreminjanje svetlobe, ki je dosegla fotocelico.

Multimeter prikazuje zadovoljivih 1,48 voltov, ki so se spreminjali plus ali minus 0,05 voltov, ko se je spreminjal vnos svetlobe. Ravno to je tisto, kar je potrebno in to zbirko komponent je mogoče uporabiti.

Če rezultat ni pravilen, lahko na tej stopnji dodate ali odstranite diode iz verige, da povečate ali zmanjšate izhodno napetost ali poskusite z različnimi diodami z različnimi karakteristikami naprej.

Korak 6: Izrežite trak

V mojem primeru je bilo to zelo enostavno, saj je trak širine 127 mm, kos pa je bil razžagan za vstavitev v letve škatle ABS.

7. korak: Pripravite svojo sončno celico

Pri nekaterih solarnih nizih boste morda ugotovili, da so rdeče in črne žice že spajkane na kontakte na sončni celici, sicer pa dolgo črno navezano žico spajkajte na negativno povezavo sončne celice in podobno dolžino rdeče navezane žice na pozitivno povezave. Da preprečim, da bi se med gradnjo povezave odtrgale od sončne celice, sem s prilagodljivim silikonskim lepilom pritrdila žico na ohišje sončne celice in pustila, da se nastavi.

Korak 8: Nanesite sončno celico na škatlo ABS

Na dnu škatle ABS izvrtajte majhno luknjo za priključne vodnike. Nanesite štiri velike kapljice silikonskega lepila, kot je prikazano, speljite povezovalne kable skozi luknjo in nežno nanesite sončno celico. Sončna celica bo ponosna na škatlo ABS, ki omogoča, da povezovalni kabli prehajajo pod njo, zato morajo biti velike kapljice lepila velike-premislek na tej stopnji bo zelo neurejen! Pustite, da se nastavi.

9. korak: Preglejte svoje delo

Zdaj bi morali imeti nekaj podobnega rezultatu na zgornji sliki.

10. korak: Izvrtite luknjo za napajanje iz modula sončne energije

Na tej stopnji moramo razmišljati vnaprej in razmisliti, kako moč zapusti napajalno enoto in se napaja do ure, zato moramo v škatli ABS izvrtati luknjo, da to omogočimo. Na zgornji sliki je prikazano, kako sem to naredil, vendar bi lahko bil boljši, če bi šel bolj proti sredini in tako postavil žice v manj viden položaj. Vaša ura bo najverjetneje drugačna, zato ji ponudite pogonski agregat in določite najboljši položaj za vašo luknjo, ki jo je treba izvrtati zdaj, preden je škatla opremljena z različnimi sestavnimi deli.

11. korak: Spajkanje komponent na trak

Spajate komponente na trak, kot je prikazano na zgornji sliki. Vezje je preprosto in obstaja veliko prostora za širjenje komponent. Lemniku dovolite, da premosti dve vrsti bakra za priključke na ozemljitev, položaj in izhod. Sodobni trak je precej občutljiv in če predolgo spajkate in odlepite, se lahko tire dvignejo.

12. korak: Sestavite solarno enoto

Z uporabo črne in rdeče navezane žice ter strogim upoštevanjem polarnosti povežite sončne plošče s trakovi in izhodno močjo na super kondenzator, nato pa naredite par 18 -palčnih vodnikov, ki se bodo sčasoma povezali z uro. Uporabite dovolj žice, da omogočite montažo samo zunaj škatle. Sedaj vstavite montažni trak v reže na škatli ABS in sledite s super kondenzatorjem s pomočjo blazinic Blu-Tack, da enoto držite na mestu. Zaradi varnosti uporabite maskirni trak, da razmaknete gole konce izhodnih vodnikov, da preprečite njihov kratki stik. Odvečno žico nežno sprostite v preostali prostor v škatli in nato privijte pokrov.

Korak: Povežite enoto z uro

Vsaka ura bo drugačna. V mojem primeru je bila poroka ure s sončno elektrarno preprosto vprašanje uporabe kosa navadnega enostranskega tiskanega vezja, približno štiri in pol za dva centimetra, prilepljenega na uro in sončno enoto s silikonskim lepilom in omogoča nastavitev. Morda zadostuje talni laminat. Enote še ne priključujte električno, ampak postavite uro in sončno ploščo na sončno svetlobo ali svetlo mesto in pustite, da se super kondenzator napolni do 1,4 voltov.

Ko je kondenzator napolnjen, povežite kable z uro z dolgim lesenim moznikom, da držite povezave. Ura naj zdaj teče.

Na priloženi sliki upoštevajte, da so ohlapne žice pospravljene z nekaj Blu-Tack blobov.

14. korak: Končano

Na zgornji sliki je prikazana moja ura, ki veselo teče v našem zimskem vrtu, kjer bi morala teči naprej in naprej ob osemurnih zimskih dneh in 'pomladi naprej nazaj'. Napajalna napetost meri 1,48 voltov, čeprav smo mimo jesenskega enakonočja s krajšimi dnevi.

Ta postavitev bi lahko bila nameščena v hiši, vendar bi bilo to treba preizkusiti. Hiše v Združenem kraljestvu imajo te dni težnja po manjših oknih in lahko je svetloba okolice nekoliko šibka, vendar bi lahko umetna svetloba odpravila ravnovesje.

Korak 15: Nekaj zadnjih misli

Nekateri morda opozarjajo, da so baterije zelo poceni, zakaj bi se potem trudili? Odgovor na to vprašanje ni enostaven, vendar zame pomeni zadovoljstvo, da začnem nekaj, kar lahko leta in leta teče brez nadzora, po možnosti na oddaljenem in nedostopnem mestu.

Drugo veljavno vprašanje je: "Zakaj ne bi uporabili Ni/Mh polnilne celice namesto super kondenzatorja?". To bi delovalo, elektronika bi bila lahko veliko enostavnejša in 1,2 -voltna delovna napetost takšne celice bi služila skoraj minimalni napetosti baterije. Vendar pa imajo polnilne celice omejeno življenjsko dobo, medtem ko upamo, da bodo super kondenzatorji imeli življenjsko dobo, ki jo pričakujemo od katere koli druge elektronske komponente, čeprav je to še treba videti.

Ta projekt je pokazal, da se super -kondenzatorji visoke vrednosti, ki se zdaj uporabljajo v avtomobilski tehniki, zlahka napolnijo s sončno energijo. To bi lahko odprlo številne možnosti:

Oddaljene aplikacije, kot so radijski svetilniki, kjer je vse, vključno s sončno celico, varno nameščeno v robustno stekleno ohišje, kot je sladka posoda.

Idealen za vezja tipa Joule Thief z enim super kondenzatorjem, ki lahko hkrati napaja več vezij.

Super kondenzatorje je mogoče enostavno priključiti vzporedno, tako kot vse kondenzatorje, prav tako pa je možno postaviti dva v zaporedje brez zapletov izravnalnih uporov. Vidim možnost, da bi bilo teh zadnjih enot vzporedno dovolj za na primer polnjenje mobilnega telefona, na primer z lastniškim povečevalnikom napetosti.