Пасха күн қозғалтқышы: 7 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:29

Күн қозғалтқышы - бұл күн батареяларынан электр энергиясын қабылдайтын және сақтайтын тізбек, және алдын ала белгіленген мөлшер жинақталған кезде ол қозғалтқышты немесе басқа жетекті басқаруға қосылады. Күн қозғалтқышы - бұл шын мәнінде «қозғалтқыш» емес, бірақ бұл оның қолданыстағы атауы. Ол қозғаушы күш береді және қайталанатын циклде жұмыс істейді, сондықтан атау толық қате емес. Оның артықшылығы - ол күн сәулесінің шамалы немесе әлсіз деңгейі немесе бөлмедегі жасанды жарық болғанда ғана қолдануға болатын механикалық энергия береді. Ол моторға тамақ беретін энергия жетпейінше төмен сапалы энергияны жинайды немесе жинайды. Қозғалтқыш энергияны жұмсауды аяқтағаннан кейін, күн қозғалтқышының схемасы қайтадан жинау режиміне өтеді. Бұл өте төмен жарық деңгейінде модельдерді, ойыншықтарды немесе басқа шағын гаджеттерді үзіліссіз қуаттандырудың тамаша тәсілі. Бұл - Лос -Аламос ұлттық зертханасының ғалымы Марк Тилден ойлап тапқан және тәжірибеге айналдырған тамаша идея. Ол күн батареясымен жұмыс істейтін роботтарды жасауға мүмкіндік беретін қарапайым екі транзисторлы күн қозғалтқышының схемасын ойлап тапты. Содан бері көптеген энтузиастар әртүрлі мүмкіндіктері мен жетілдірулері бар күн қозғалтқыштарының тізбектерін ойлап тапты. Мұнда сипатталғандар өзін өте әмбебап және берік екенін дәлелдеді. Бұл оның схемасы аяқталған және авторлық шеберхананың жазу кітапшасына енгізілген күнмен байланысты, Пасха, 2001 ж. Содан бері автор әр түрлі қосымшалар мен қондырғыларда бірнеше ондаған бағдарламаларды жасап, тексерді. Ол аз жарықта немесе жоғары жарықта жақсы жұмыс істейді, үлкен сыйымдылықты конденсаторлармен немесе шағын. Ал схемада тек жалпы дискретті электронды компоненттер қолданылады: диодтар, транзисторлар, резисторлар мен конденсатор. Бұл нұсқаулық Пасха қозғалтқышының негізгі схемасын, оның қалай жұмыс істейтінін, құрылыс ұсыныстарын сипаттайды және кейбір қосымшаларды көрсетеді. Электроника мен дәнекерлеу тізбектерімен негізгі танысу болжанады. Егер сіз мұндай ештеңе жасамаған болсаңыз, бірақ барғыңыз келсе, алдымен қарапайым нәрсені шешкеніңіз жөн болар еді. Сіз нұсқаулықтардағы FLED күн қозғалтқышын немесе «Junkbots, Bugbots, & Bots on Wheels» кітабында сипатталған «Күн энергиясымен жұмыс істейтін жүйені» қолданып көре аласыз, бұл осындай жобалар жасауға тамаша кіріспе.

1 -қадам: Пасха қозғалтқышының тізбегі

Бұл Пасха қозғалтқышының схемасы және оны құрайтын электрондық компоненттердің тізімі. Схеманың дизайны Кен Хантингтонның «Микроэнергетикалық күн қозғалтқышы» мен Стивен Болттың «Suneater I» шабытына негізделген. Олармен ортақ Пасха қозғалтқышында екі транзисторлы триггер мен ілмектер бөлімі бар, бірақ оларды бір-бірімен байланыстыратын резисторлы желі сәл өзгеше. Бұл бөлім іске қосылған кезде өздігінен өте аз қуат жұмсайды, бірақ қалыпты қозғалтқыш жүктемесін қосатын бір транзисторды жүргізу үшін жеткілікті ток шығаруға мүмкіндік береді. Міне, Пасха қозғалтқышы қалай жұмыс істейді. Күн батареясы СК сақтау конденсаторын C1 баяу зарядтайды. Q1 және Q2 транзисторлары бекіткіш триггерді құрайды. Q1 кернеуі С1 кернеуі D1-D3 диодты жол арқылы өткізгіштік деңгейіне жеткенде іске қосылады. Диаграммада көрсетілгендей екі диод пен бір жарық диодты қосқыштың кернеуі шамамен 2,3 В құрайды, бірақ қажет болған жағдайда осы деңгейді жоғарылату үшін қосымша диодтарды енгізуге болады. Q1 қосылған кезде, оны қосу үшін Q2 негізі R4 арқылы тартылады. Қосылғаннан кейін оны жалғастыру үшін R1 мен Q1 арасындағы негізгі токты ұстап тұрады. Осылайша, екі транзистор С1 -ден кернеу шамамен 1,3 немесе 1,4 В -қа дейін төмендегенше бекітіледі. Q1 де, Q2 де бекітілген кезде, «қуатты» транзистор QP негізі R3 арқылы төмен қарай тартылады, оны қозғалтқышты М немесе басқа жүктеу құрылғысын басқару үшін қосады. Резистор R3 сонымен қатар QP арқылы негізгі токты шектейді, бірақ көрсетілген мән көптеген мақсаттар үшін жүктемені жеткілікті түрде қосу үшін жеткілікті. Егер жүктемеде 200 мА -дан асатын ток қажет болса, R3 төмендетілуі мүмкін және QN үшін 2N2907 сияқты ауыр транзистор қолданылуы мүмкін. Тізбектегі басқа резисторлардың мәндері ысырмамен қолданылатын токты төменгі деңгейге дейін шектеу үшін таңдалған (және сыналған).

2 -қадам: лентаның орналасуы

Пасха қозғалтқышының өте ықшам нұсқасын осы суретте көрсетілгендей қарапайым лентадан жасауға болады. Бұл сұр жолақта төмендегі мыс жолақтары бар компоненттер жағынан көрініс. Тақта тек 0,8 дюймге 1,0 дюймді құрайды және жолдардың ақ шеңберлерінде көрсетілгендей жолдардың тек төртеуі ғана кесілуі керек. Мұнда бейнеленген тізбекте бір жасыл жарық диоды D1 және қосқыш кернеуде шамамен 2,5 В кернеу үшін екі D2 және D3 диодтары бар. Диодтар тігінен катодтың ұшымен жоғары орналасады, яғни тақтаның оң жақ шетіндегі теріс автобус жолағына бағытталған. Қосылу нүктесін соғу үшін D1-ден D2-ге дейінгі секіргіштің орнына қосымша диодты оңай орнатуға болады. Өшіру кернеуін келесі қадамда сипатталғандай көтеруге болады. Әрине, тақтаның басқа форматтарын қолдануға болады. Төмендегі төртінші суретте кішігірім жалпы мақсаттағы прототип тақтасына салынған Пасха қозғалтқышы көрсетілген. Бұл таспаның орналасуы сияқты жинақы және реттелген емес, бірақ екінші жағынан, ол жұмыс үшін көп орын қалдырады, сонымен қатар диодтарды немесе бірнеше сақтау конденсаторларын қосуға орын қалдырады. Төменде сымды және дәнекерленген қажетті қосылыстары бар қарапайым перфорацияланған фенолды тақтаны қолдануға болады.

3 -қадам: кернеуді іске қосыңыз

Бұл кестеде әр түрлі Пасха қозғалтқыштарының триггерлік жолында сыналған диодтар мен светодиодтардың әр түрлі комбинациялары үшін шамамен қосылатын кернеулер көрсетілген. Барлық осы триггер комбинациялары алдыңғы қадамның таспалы тақтасының орналасуына сәйкес келуі мүмкін, бірақ 4 диод пен 1 жарық диодты комбинация тақтаның үстінде дәнекерленген диодтан диодқа дейін болуы керек. Кестені өлшеу кезінде жарықдиодты шамалар ескі төмен қарқындылықта болды. Басқа жаңа қызыл светодиодтар бірдей жұмыс істейді, олардың триггер деңгейінде плюс немесе минус 0,1В шамасында ғана өзгеруі мүмкін. Түстің әсері бар: жасыл жарық диоды қызылға қарағанда 0,2В жоғары триггер деңгейін береді. Диодсыз сериялы ақ жарық диодты қосылу нүктесі 2,8В болды. Жыпылықтайтын жарық диодтары бұл қозғалтқыш схемасына сәйкес келмейді. Пасха қозғалтқышының пайдалы ерекшелігі-Q2 негізі бар бір немесе бірнеше диодты кірістіру арқылы өшіру кернеуін қосу деңгейіне әсер етпей көтеруге болады. R4 және R5 түйісуінен Q2 негізіне жалғанған 1N914 диодының көмегімен кернеу 1,9 немесе 2,0В шамасына дейін төмендегенде тізбек өшеді. Екі диодпен ажырату кернеуі шамамен 2,5 В өлшенеді; үш диодпен ол шамамен 3.1В сөніп қалды. Лента тақтасының орналасуында диодты немесе диодты R5 резисторының үстінде көрсетілген секіргіштің орнына орналастыруға болады; төмендегі екінші суретте осылайша орнатылған бір D0 диоды көрсетілген. Катодтың соңы Q2 негізіне өтуі керек екенін ескеріңіз. Осылайша Пасха қозғалтқышын 1,3 немесе 1,4 В шамасындағы негізгі сөндірудің жанында жақсы жұмыс жасамайтын қозғалтқыштармен тиімді пайдалануға болады. Фотосуреттердегі ойыншық жол талғамайтын көліктегі күн қозғалтқышы 3,2 В -та қосылып, 2,0 В -та сөнуі үшін жасалған, себебі бұл кернеу диапазонында қозғалтқыш жақсы қуатқа ие.

4 -қадам: Конденсаторлар, қозғалтқыштар және күн батареялары

Ойыншық жол талғамайтын көлікте қолданылатын конденсатор төмендегі суретте сол жақта көрсетілгенге ұқсас. Бұл 5 В дейінгі кернеуге арналған толық 1 Фарад. Жеңіл жұмыс немесе қысқа қозғалтқыштар үшін кіші конденсаторлар циклдің қысқа мерзімін береді және, әрине, қысқа жұмыс жасайды. Конденсаторда көрсетілген кернеу - оны зарядтауға болатын максималды кернеу; Бұл көрсеткіш конденсатордың қызмет ету мерзімін қысқартады. Жадты резервтеуге арналған көптеген супер конденсаторлардың ішкі қарсылығы жоғары, сондықтан олардың энергиясын қозғалтқышты басқаруға жеткілікті жылдам босатпайды. Пасха қозғалтқышы сияқты күн қозғалтқышы шамамен 10 Ом немесе одан жоғары ішкі статикалық кедергісі бар қозғалтқыштар үшін жарамды. Ойыншық қозғалтқыштарының ең көп таралған түрі ішкі кедергісі әлдеқайда төмен (әдетте 2 Ом), сондықтан қозғалтқыш іске қосылмай тұрып барлық энергияны жинақтаушы конденсатордан шығарады. Төмендегі екінші суретте көрсетілген қозғалтқыштар жақсы жұмыс істейді. Оларды көбінесе электронды жеткізушілерден артық немесе жаңадан табуға болады. Сәйкес қозғалтқыштарды қажетсіз магнитофондарда немесе бейнемагнитофондарда да табуға болады. Оларды әдетте диаметрі ұзындығынан үлкен деп бөлуге болады. Қолданбаңыз көретін жарық деңгейінде қозғалтқыштың қосылу нүктесінен жоғары кернеуді беретін күн батареясын немесе ұяшықтарды таңдаңыз. Күн қозғалтқышының нағыз сұлулығы - ол қажетсіз энергияны жинайды, содан кейін оны пайдалы мөлшерде шығарады. Олар жұмыс үстелінде немесе кофе үстелінде немесе тіпті еденде отырудан бастап, кенеттен өмірге келген кездегі әсерлі болады. Егер сіз қозғалтқышты үйде немесе бұлтты күндерде, көлеңкеде және ашық жерде жұмыс жасағыңыз келсе, үй ішінде пайдалануға арналған ұяшықтарды пайдаланыңыз. Бұл жасушалар әдетте әйнектегі аморфты жұқа үлбірден тұрады. Олар төмен жарықта сау кернеуді береді, ал ток жарықтандыру деңгейіне және олардың мөлшеріне сәйкес келеді. Күн калькуляторлары мұндай ұяшықты қолданады, және сіз оларды ескі (немесе жаңа!) Калькуляторлардан алуға болады, бірақ олар қазіргі кезде өте кішкентай, сондықтан олардың шығымы төмен. Калькулятор ұяшықтарының кернеуі төмен жарықта 1,5 -тен 2,5 вольтке дейін, ал күнде жарты вольт шамасында болады. Сізге олардың бірнешеуін параллель қосқыңыз келеді. Сым желімі жұқа сымдарды осы шыны ұяшықтарға бекіту үшін өте қолайлы. Кейбір күн зарядталатын кілттер фонарьларында күн қозғалтқыштарымен жақсы жұмыс істейтін үлкен ұяшық бар. Қазіргі уақытта Images SI Inc. күн батареясын бір жасушадан тікелей басқаруға жарамды өлшемді жаңа жабық ұяшықтарды алып жүреді. Олардың бір типтегі «ашық» күн батареясы үй ішінде де жақсы жұмыс істейді. Күн көзінің кристалды немесе поликристалды түрі көптеген көздерден жиі қол жетімді. Бұл түрлер күн сәулесінде көп ток шығарады, бірақ олар күнде өмір сүруге арналған. Кейбіреулер төменгі жарықта жақсы жұмыс істейді, бірақ көпшілігі флуоресцентті жарықтандырылған бөлмеде өте нашар.

5 -қадам: Сыртқы байланыстар

Электр тақтасынан күн батареясына және қозғалтқышқа қосылу үшін кірістірілген жолақтардан алынған түйреуіш розеткалар өте ыңғайлы. Ілгектерді пластмассадан оңай босатуға болады, олар қысқыштарды мұқият қолдану арқылы жүзеге асады. Түйреуіштер тақтаға дәнекерленгеннен кейін құйрықтарды жұлып алуға болады. Қатты 24 сымды розеткаларға жақсы және сенімді түрде қосылады, бірақ әдетте сыртқы қорғаныс икемді сыммен қосылады. Дәл сол розеткаларды осы сымдардың ұштарына дәнекерлеуге болады, олар борттағы розеткаларға әдемі сәйкес келетін кішкене «штепсельдер» ретінде қызмет етеді. Сақтау конденсаторын қосуға болатын тақта розеткалары да берілуі мүмкін. Ол тікелей розеткаға орнатылуы мүмкін, немесе қашықтықта орналасуы және тақтаға қосылған сымдар арқылы қосылуы мүмкін. Бұл әр түрлі конденсаторларды қолдануға және оның орташа жарық жағдайларына сәйкес келетінін тапқанға дейін оңай өзгертуге және сынауға мүмкіндік береді. С1 -дің ең жақсы мәні табылғаннан кейін оны тұрақты түрде дәнекерлеуге болады, бірақ егер сапалы розеткалар қолданылса, бұл сирек кездеседі.

6 -қадам: қосымшалар

Мүмкін біздің Пасха қозғалтқышының сүйікті қосымшасы 3 -қадамда суреттелген Jeepster жол талғамайтын көлігінде болуы мүмкін. Жұқа фанера түбі денеге сай етіп кесілген, ал оған «монстр дөңгелегі» көрінісін беру үшін үлкен көбік дөңгелектері жасалған. әдепті. Төменгі жағы төмендегі суретте көрсетілген. Біліктер автомобильді тығыз шеңберде жүргізуге арналған (өйткені бізде шағын қонақ бөлмесі бар), ал алдыңғы доңғалақтың жетегі оның айналмалы жолға жабысуына көмектеседі. Редуктор келесі суретте көрсетілген коммерциялық әуесқойлық қондырғысынан алынды, бірақ ол 13 Ом қозғалтқышымен жабдықталған. 1 Farad супер конденсаторы автокөлікке әр циклде шамамен 10 секунд жұмыс уақытын береді, ол диаметрі 3 футтық шеңберді толығымен алады. Бұлтты күндерде немесе көлік қараңғы жерде тоқтаған кезде зарядтауға біраз уақыт кетеді. Кез келген жерде 5 -тен 15 минутқа дейін күндіз біздің қонақ бөлмемізде болады. Егер терезеден күн сәулесі түсетін болса, ол шамамен екі минут ішінде зарядталады. Ол бөлменің бұрышында жүреді және 2004 жылы салынғаннан бері көптеген төңкерістер жасады. Пасха қозғалтқышының тағы бір қызықты қосымшасы-бұл «Уокер», робот тәрізді тіршілік, екі қолмен, дәлірек айтқанда, аяқпен жүреді. Ол моторлы және редукторлы пойызды джипстермен бірдей 76: 1 қатынасында қолданады. Оның бір аяғы әдейі екіншісінен қысқа, ол шеңбер бойымен жүреді. Уокерде жыпылықтайтын светодиод бар, сондықтан біз оның қараңғыда еденде қайда екенін білеміз. Күн қозғалтқышының қарапайым қолданылуы жалаушаны айналдыру немесе айналдыру болып табылады. Төмендегі 5 -суретте көрсетілген суретті үстелге немесе сөреге отырғызуға болады, бірақ ол кенеттен, бірақ жабайы түрде жіпке кішкене допты айналдырады, осылайша өзіне назар аударады. Бұл қарапайым спиннерлердің кейбір көріністерінде жіпте қоңырау соғылды. Қалғандарына жақын жерде стационарлық қоңырау орнатылды, ол ұшып бара жатқан допты қағып кетуі үшін - бірақ бұл бірнеше шуақты күндерден кейін ашуландырады!

7 -қадам: NPN Пасха қозғалтқышы

Пасха қозғалтқышы екі NPN транзисторы мен бір PNP бар қосымша немесе қос нұсқада жасалуы мүмкін. Толық схема мұнда бірінші суретте көрсетілген. Бөлме тақтасының орналасуы бірінші немесе «PNP» нұсқасы сияқты компоненттердің орналасуы мен жолдың қиылуына ие болуы мүмкін, маңызды өзгерістер транзисторлардың түріне ауысады және күн батареясының полярлығы, сақтау конденсаторы, диодтар мен светодиодтар. NPN таспалы тақтаның орналасуы екінші суретте көрсетілген және жоғары кернеу үшін қосымша D4 диодты, ал Q2 транзистордың базасынан R4 және R5 резисторларының түйісуіне дейінгі жоғары кернеу үшін D0 диодты қамтиды. жақсы