Hoe om 'n batteryklok op sonkrag te laat loop: 15 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Hierdie bydrae volg op 'n vorige in 2016, (sien hier,), maar in die tussenliggende tydperk is daar ontwikkelings in komponente wat die werk baie makliker maak en die prestasie verbeter. Met die tegnieke wat hier getoon word, kan 'n sonkrag -horlosie maklik ontplooi word op 'n serre of beskutte stoep en moontlik in 'n huis waar daar gedurende die dag genoeg lig beskikbaar is, soos deur 'n venster of buitedeur, maar dit is sou aan eksperimente onderwerp word. Die gebruik van 'n radiobeheerde horlosie maak die moontlikheid oop om 'n uurwerk te hê wat jare lank sonder toesig gelaat kan word.

Veiligheid Hou in gedagte dat 'n groot superkondensator baie energie kan hou en as dit kort is, genoeg stroom kan opwek om die drade vir 'n kort tydjie rooiwarm te laat gloei.

Ek wil byvoeg dat die horlosies in die eerste instruksies nog steeds gelukkig loop.

Stap 1: Nuwe superkapasitors

Die illustrasie hierbo toon 'n superkapasitor met 'n kapasiteit van 500 Farads. Dit is nou goedkoop op eBay beskikbaar en word gebruik in die motoringenieurswese. Hulle is baie groter as die 20 of 50 Farad -eenhede wat gereeld beskikbaar was ten tyde van my eerste artikel. U kan op die foto sien dat hulle fisies redelik groot is en nie by die meeste horlosies pas nie en afsonderlik gehuisves moet word.

Baie belangrik vir ons doel is dat wanneer daar tot 1,5 volt gelaai word, daar genoeg gestoorde energie in 'n 500 Farad -kondensator is om 'n tipiese batteryklok vir ongeveer drie weke te laat loop voordat die spanning tot net meer as 'n volt daal en die klok stop. Dit beteken dat die kondensator die horlosie in die winter deur dof periodes kan laat loop wanneer daar nie genoeg sonkrag is nie en dan op 'n helder dag kan inhaal.

Hier kan ook genoem word dat groot buiteklokke die afgelope tyd modieus geword het, en dit sal baie aangenaam wees vir die tegnieke wat in die artikel getoon word. (Of hierdie buiteklokke robuust genoeg is om in die lang tyd buite te hou, is 'n belangrike punt.)

Stap 2: Vereiste komponente

U benodig 'n batteryklok. Die een wat in hierdie artikel getoon word, is 12 sentimeter in deursnee en word radiobeheer vanaf Anthorn in die Verenigde Koninkryk wat op 60 kHz uitsaai. Dit is in 'n plaaslike winkel gekoop.

Die ander komponente word op die prent hierbo getoon.

Een 500 Farad super kapasitor. (eBay.)

Een 6 Volt 100mA sonkragreeks. Die een wat hier getoon word, is 11 cm x 6 cm en is verkry by mnre CPS Solar:

www.cpssolar.co.uk

maar wyd beskikbaar op die internet.

Die oorblywende komponente is wyd beskikbaar by elektroniese komponentverskaffers. Ek gebruik mnre. Bitsbox:

www.bitsbox.co.uk/

1 2N3904 silikon NPN transistor. 'N Goeie werkperd, maar enige silikon -NPN werk.

4 1N4148 silikon diode. Nie krities nie, maar die vereiste aantal kan wissel, sien latere teks.

1 100 x 75 x 40 mm ABS -omhulsel. Ek het swart gebruik aangesien die sonsel swart is. In my geval het die superkondensator net 'n bietjie ruimte gehad-u moet moontlik die volgende boksgrootte kies!

Stukkie strookbord. Myne is uit 'n stuk 127x95mm gesny en gee die regte breedte om in die ABS -boks te pas.

Jy benodig rooi en swart draad, en vir die laaste byeenkoms het ek 'n stuk leë printplaat en buigsame silikoon gom gebruik.

U benodig beskeie gereedskap vir elektroniese konstruksie, insluitend 'n soldeerbout.

Stap 3: Die stroombaan

Die superkondensator het 'n maksimum spanning van 2,7 volt. Om ons horlosie te laat werk, benodig ons tussen 1,1 en 1,5 volt. Gewone elektriese klokbewegings van die battery kan spanning hierbo duld, maar die radioklok het 'n elektroniese stroombaan wat onreëlmatig kan raak as die voedingsspanning te hoog is.

Die kring hierbo toon een oplossing. Die kring is in wese 'n emitter -volgeling. Die sonkraguitset word toegepas op die versamelaar van die 2N3904 transistor en op die basis via die 22k Ohm weerstand. Van die basis tot die grond het ons 'n ketting van vier 1N4148 silikon seindiode wat deur die 22k Ohm weerstand gevoed word tot 'n spanning van ongeveer 2,1 Volt op die transistorbasis, aangesien elke diode 'n voorwaartse spanningsval van ongeveer 'n halwe volt onder hierdie het voorwaardes. Die gevolglike spanning op die transistor -emitter wat die superkondensator voed, is ongeveer die vereiste 1,5 Volt, aangesien daar 'n 0,6 Volt -spanningsval in die transistor is. Die normale blokkeerdiode wat nodig is om te voorkom dat stroom deur die sonsel terugsak, is nie nodig nie, aangesien die basis -emitteraansluiting van die transistor hierdie werk verrig.

Dit is kru, maar baie effektief en goedkoop. 'N Enkele Zener -diode kan die ketting van diodes vervang, maar lae spanning Zeners is nie so algemeen beskikbaar as die met hoër spanning nie. Hoër of laer spannings kan verkry word deur meer of minder diodes in die ketting te gebruik of deur verskillende diodes met verskillende voorwaartse spanningseienskappe te gebruik.

Stap 4: Toets ons stroombaan 1

Voordat ons die finale 'harde' weergawe vervaardig, moet ons ons stroombaan toets om te sien of alles goed is en dat ons die korrekte spanning vir die superkondensator genereer, en die belangrikste is dat die spanning wat opgewek word nie die 2,7 Volt -spanning kan oorskry nie.

Op die foto hierbo sien u die toetsbaan wat baie ooreenstem met die skema wat in die vorige stap getoon is, maar hier is die superkapasitor vervang met 'n 1000 microFarad elektrolitiese kondensator met 'n parallelle weerstand van 47 kOhm. Die weerstand laat die spanning weglek om 'n opgedateerde lesing te lewer, aangesien die liginset wissel.

Stap 5: Toets ons stroombaan 2

Op die foto hierbo kan u sien hoe die stroombaan in 'n tydelike vorm op 'n soldeerlose broodbord bedraad was met die spanningsuitset gemeet op 'n multimeter. Die stroombaan is naby 'n venster gelê met blindings beskikbaar om die lig wat die fotosel bereik, te verander.

Die multimeter toon 'n bevredigende 1,48 Volt wat wissel met plus of minus 0,05 Volt namate die liginset wissel. Dit is presies wat nodig is, en hierdie versameling komponente kan gebruik word.

As die resultaat nie korrek is nie, kan u op hierdie stadium diodes uit die ketting voeg of verwyder om die uitsetspanning te verhoog of te verlaag of te eksperimenteer met verskillende diodes met verskillende voorwaartse eienskappe.

Stap 6: Sny Stripboard

In my geval was dit baie maklik, aangesien die strookbord 'n breedte van 127 mm het en 'n stuk gesaag is om in die lyswerk van die ABS -boks te pas.

Stap 7: Berei u sonsel voor

Met sommige sonskikkings vind u moontlik dat rooi en swart drade reeds aan die kontakte op die sonsel gesoldeer is, anders soldeer 'n lengte van swart gestrande draad aan die negatiewe verbinding van die sonsel en 'n soortgelyke lengte van rooi gestrande draad tot positiewe verbinding. Om te verhoed dat die verbindings tydens die konstruksie van die sonpaneel verwyder word, het ek die draad met behulp van buigsame silikoon gom aan die sonkragliggaam vasgesteek en dit laat staan.

Stap 8: Smeer sonsel op ABS -boks aan

Boor 'n klein gaatjie in die onderkant van die ABS -boks vir die aansluitdrade. Smeer vier groot klompe silikoon gom soos aangedui, steek die verbindingsleidings deur die gat en pas die sonsel liggies toe. Die sonsel sal trots wees op die ABS-boks sodat die verbindingsdrade daaronder kan verbygaan, sodat die groot stukke gom groot moet wees-dit is baie morsig om van plan te verander! Laat staan.

Stap 9: Inspekteer u werk

U moet nou iets soos die resultaat op die foto hierbo hê.

Stap 10: Boor 'n gat vir die krag om die sonkragmodule te verlaat

In hierdie stadium moet ons vorentoe dink en besin oor hoe die krag die kragtoevoer verlaat en tot by die klok kom, en ons moet 'n gat in die ABS -boks boor om dit moontlik te maak. Die foto hierbo wys hoe ek dit gedoen het, maar ek kon beter gedoen het deur meer na die middel te gaan en sodoende die drade in 'n minder sigbare posisie te plaas. U horlosie sal waarskynlik anders wees, so bied die krageenheid daaraan en bereken die beste posisie vir u gat wat nou geboor moet word voordat die boks met die verskillende komponente toegerus word.

Stap 11: Soldeer die komponente aan die strook

Soldeer die komponente aan die strookbord soos op die foto hierbo. Die kring is eenvoudig en daar is genoeg ruimte om die komponente oor te versprei. Laat die soldeersel twee rye koper oorbrug vir die verbindings met grond, positief en afvoer. Moderne strookbord is taamlik delikaat, en as u te lank soldeer en soldeer, kan die spore optel.

Stap 12: Monteer die sonkrag -eenheid

Sluit die sonpaneel se leidrade na die strookbord en die uitgangsvermogen van die superkondensator met behulp van swart en rooi draad en streng polariteit, en maak dan 'n paar 18 duim leidings wat uiteindelik met die klok verbind kan word. Gebruik genoeg draad om net buite die boks te monteer. Steek nou die strookbord in die gleuwe op die ABS-boks en volg die superkondensator met behulp van pads van Blu-Tack om die eenheid op sy plek te hou. Gebruik 'n maskeerband om die kaal punte van die uitvoerkabels uitmekaar te hou om te voorkom dat hulle kortsluit. Maak die oortollige draad liggies in die oorblywende ruimte in die boks vas en skroef dan die deksel vas.

Stap 13: Koppel die eenheid aan die klok

Elke klok sal anders wees. In my geval was dit net 'n kwessie van die gebruik van die horlosie met die sonkrag -eenheid om 'n stuk enkelbladige printplaat van ongeveer vier en 'n half by twee duim vas te plak en die sonenheid met silikoon gom vas te maak. Vloer laminaat kan voldoende wees. Koppel die eenheid nog nie elektries nie, maar plaas die horlosie plus sonpaneel in sonlig of op 'n helder plek, en laat die superkondensator tot 1,4 volt laai.

Sodra die kondensator gelaai is, koppel die leidings aan die klok met 'n lengte van 'n houtkop om die verbindings vas te hou. Die klok behoort nou te loop.

Let op die meegaande prentjie daarop dat die los drade opgeruim is met 'n paar Blu-Tack-bolle.

Stap 14: klaar

Die foto hierbo wys hoe my horlosie gelukkig in ons serre loop, waar hy agt uur winterdae moet aanhou en 'vorentoe vorentoe val'. Die voedingsspanning meet 1,48 volt, ondanks die feit dat ons verby die herfs -equinox was met verkorte dae.

Hierdie opset kan moontlik in die huis geïmplementeer word, maar dit moet 'n eksperiment wees. Daar is 'n neiging dat huise in die Verenigde Koninkryk deesdae kleiner vensters het en die omringende lig effens dowwe kan wees, maar kunsmatige lig kan herstel die balans.

Stap 15: 'n Paar laaste gedagtes

Sommige kan daarop wys dat batterye baie goedkoop is, so hoekom pla dit? Nie 'n maklike vraag om te beantwoord nie, maar vir my is dit die bevrediging om iets te begin wat jare lank sonder toesig kan loop, moontlik op 'n afgeleë en ontoeganklike plek.

'N Ander geldige vraag is "Waarom nie 'n Ni/Mh -herlaaibare sel in plaas van die superkapasitor gebruik nie?". Dit sal werk, die elektronika kan baie eenvoudiger wees en die 1,2 Volt -loopspanning van so 'n sel sal net die minimum spanningvereiste van 'n batteryklok bedien. Herlaaibare selle het egter 'n beperkte lewensduur, terwyl ons hoop dat superkapasitors die lewe sal kry wat ons van enige ander elektroniese komponent verwag, hoewel dit nog moet sien.

Hierdie projek het getoon dat die superwaarde -kapasitors wat nou in motoringenieurswese gebruik word, maklik met sonkrag opgelaai kan word. Dit kan 'n aantal moontlikhede oopmaak:

Afstandstoepassings, soos radiobakke, waar alles, insluitend die sonsel, veilig in 'n robuuste glasbehuizing, soos 'n soetkruik, gehuisves kan word.

Ideaal vir stroombane van die Joule Thief -tipe met een superkapasitor wat moontlik 'n aantal kringe tegelyk kan voorsien.

Superkondensators kan maklik parallel aan die draad gekoppel word, net soos alle kapasitors, en dit is ook moontlik om twee in serie te plaas sonder die komplikasie van balanseerweerstand. Ek kan die moontlikheid sien om voldoende van hierdie laasgenoemde eenhede parallel te hê om byvoorbeeld 'n selfoon te laai, byvoorbeeld, baie vinnig via 'n eie opstartspanning -omskakelaar.