Fisih quyosh dvigateli: 7 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:29

Quyosh dvigateli - bu quyosh batareyalaridan elektr energiyasini qabul qiladigan va saqlaydigan zanjir, va oldindan belgilangan miqdor to'planganda, u dvigatel yoki boshqa harakatlantiruvchi mexanizmni ishga tushiradi. Quyosh dvigateli aslida "dvigatel" emas, lekin bu uning ishlatilishining nomi. Bu harakatlantiruvchi kuch beradi va takroriy tsiklda ishlaydi, shuning uchun ism to'liq noto'g'ri nom emas. Uning fazilati shundaki, u faqat quyosh nuri yoki xonaning sun'iy nuri kam yoki zaif bo'lganida foydalanish mumkin bo'lgan mexanik energiyani beradi. Dvigatel uchun ovqat beradigan energiya etarli bo'lmaguncha, u past darajadagi energiyani yig'adi yoki yig'adi. Va dvigatel energiya sarfini tugatgandan so'ng, quyosh dvigateli sxemasi yig'ish rejimiga qaytadi. Bu modellar, o'yinchoqlar yoki boshqa kichik gadjetlarni yorug'lik darajasi past bo'lgan vaqt oralig'ida quvvatlantirishning ideal usuli. Bu Los Alamos Milliy Laboratoriyasi olimi Mark Tilden tomonidan o'ylab topilgan va amalda qo'llanilgan ajoyib g'oya. U quyosh dvigateli bilan ishlaydigan kichik tranzistorli, quyosh dvigatellari sxemasini ixtiro qildi. O'shandan beri bir qator ixlosmandlar turli xil xususiyatlar va takomillashtirilgan quyosh dvigatellari sxemalarini o'ylab topdilar. Bu erda tasvirlangan narsa o'zini juda ko'p qirrali va mustahkam ekanligini isbotladi. Bu uning elektron sxemasi tuzilgan va muallifning 2002 yil Pasxa yakshanbasi daftarchasiga kiritilgan kun nomi bilan atalgan. O'sha yillar mobaynida muallif turli xil ilovalar va sozlamalarda o'nlab sinovlarni o'tkazdi. U past nurda yoki balandlikda yaxshi ishlaydi, katta saqlash kondansatörleri yoki kichik. Va sxemada faqat umumiy diskret elektron komponentlar ishlatiladi: diodlar, tranzistorlar, rezistorlar va kondansatör. Ushbu yo'riqnomada Pasxa dvigatelining asosiy sxemasi, u qanday ishlashi, qurilish takliflari va ba'zi ilovalar ko'rsatilgan. Elektronika va lehim sxemalarini yaxshi biladi. Agar siz shunga o'xshash biror narsa qilmagan bo'lsangiz, lekin xohlasangiz, avval oddiyroq narsa bilan shug'ullanganingiz ma'qul. Siz FLED Quyosh Dvigatelini yo'riqnomalarda yoki "Junkbots, Bugbots va Bots on Wheels" kitobida tasvirlangan "Quyosh energiyasi bilan ishlaydigan simmetr" ni sinab ko'rishingiz mumkin, bu shunday loyihalarni amalga oshirish uchun ajoyib kirishdir.

1 -qadam: Pasxa dvigatellari davri

Bu Pasxa dvigatelining sxematik diagrammasi va uni tashkil etuvchi elektron komponentlar ro'yxati. Devorning dizayni Ken Xantingtonning "Mikro quvvatli quyosh dvigateli" va Stiven Boltning "Suneater I" dan ilhomlangan. Ularda bo'lgani kabi, Pasxa dvigateli ikkita tranzistorli tetik va qulflash qismiga ega, lekin ularni bir-biriga bog'lab turadigan bir oz boshqacha qarshilik tarmog'iga ega. Bu bo'lim ishga tushirilganda o'z -o'zidan juda kam quvvat sarflaydi, lekin odatdagi dvigatel yukini yoqadigan bitta tranzistorni haydash uchun etarlicha tok chiqarish imkonini beradi. Mana, Pasxa dvigateli qanday ishlaydi. Quyosh batareyasi SC asta -sekin C1 saqlash kondansatörünü zaryad qiladi. Q1 va Q2 tranzistorlari qulflash tetikini tashkil qiladi. Q1 C1 kuchlanish D1-D3 diodli sim orqali o'tkazuvchanlik darajasiga yetganda ishga tushadi. Diagrammada ko'rsatilgandek ikkita diod va bitta LED bilan, tetik voltaji taxminan 2,3 V ni tashkil qiladi, lekin agar kerak bo'lsa, bu darajani ko'tarish uchun ko'proq diodlarni kiritish mumkin. Q1 yoqilganda, uni yoqish uchun Q2 bazasi R4 orqali tortiladi. U yoqilgandan so'ng, uni ushlab turish uchun asosiy tokni R1 dan Q1 gacha ushlab turadi. Shunday qilib, ikkita tranzistor C1dan besleme zo'riqishida 1,3 yoki 1,4 V ga tushguncha qulflanadi. Q1 va Q2 ikkalasi ham qulflanganda, "quvvat" QP tranzistorining asosi R3 orqali pastga tortiladi va uni dvigatel M yoki boshqa yuklash moslamasini haydash uchun yoqiladi. Qarshilik R3, shuningdek, QP da asosiy oqimni cheklaydi, lekin ko'rsatilgan qiymat yukni ko'p maqsadlar uchun etarlicha qattiq yoqish uchun etarli. Agar yukga 200mA dan ortiq oqim kerak bo'lsa, R3 ni kamaytirish mumkin va QN uchun og'irroq tranzistorni ishlatish mumkin, masalan, 2N2907. Tarmoqdagi boshqa rezistorlar qiymatlari mandal tomonidan ishlatiladigan tokni past darajada cheklash uchun tanlangan (va sinovdan o'tgan).

2 -qadam: Stripboard tartibi

Pasxa dvigatelining juda ixcham timsolini, bu rasmda ko'rsatilgandek, oddiy tasmada yasash mumkin. Bu quyi mis chiziqlar kulrang bilan ko'rsatilgan, komponentlar ko'rinishidir. Kengash bor -yo'g'i 0,8 dyuymdan 1,0 dyuymgacha, yo'llardagi oq doiralar ko'rsatganidek, faqat to'rtta yo'lni kesish kerak. Bu erda tasvirlangan kontaktlarning zanglashiga olib kelish voltaji taxminan 2,5 V bo'lgan bitta yashil LED D1 va ikkita diod D2 va D3 mavjud. Diodlar katodning uchi yuqoriga, ya'ni taxtaning o'ng chetidagi manfiy avtobus chizig'iga yo'naltirilgan holda tik joylashtirilgan. D1 dan D2 gacha o'tish punkti o'rnini bosish uchun qo'shimcha diod osongina o'rnatilishi mumkin. O'chirish voltaji keyingi bosqichda tasvirlanganidek ko'tarilishi mumkin. Albatta, boshqa taxta formatlarini ishlatish mumkin. Quyidagi to'rtinchi fotosuratda kichik umumiy maqsadli prototip taxtasida qurilgan Pasxa dvigateli ko'rsatilgan. Bu tasma taxtasi kabi ixcham va tartibli emas, lekin boshqa tomondan u ish uchun ko'p joy va diodlar yoki bir nechta saqlash kondensatorlarini qo'shish uchun joy qoldiradi. Bundan tashqari, quyida simli va lehimli kerakli ulanishlar bo'lgan oddiy teshilgan fenolik taxtadan foydalanish mumkin.

3 -qadam: kuchlanishlarni ishga tushirish

Bu jadvalda har xil Pasxa dvigatellarining tetik tarmog'ida sinab ko'rilgan diodlar va LEDlarning turli kombinatsiyalari uchun taxminiy ochilish voltajlari ko'rsatilgan. Bu tetik kombinatsiyalarining hammasi oldingi bosqichdagi lenta taxtasi sxemasiga mos kelishi mumkin, lekin 4-diodli va 1 ta LED kombinatsiyasining taxtaning tepasida lehimli diod-diodli birikmasi bo'lishi kerak. Jadvalni o'lchashda ishlatiladigan LEDlar past zichlikdagi qizil ranglar edi. Sinab ko'rilgan boshqa ko'plab yangi qizil LEDlar xuddi shunday ishlaydi, ularning tetik darajasida faqat ortiqcha yoki minus 0,1 V o'zgarishi mumkin. Rangning ta'siri bor: yashil LED chiroqqa o'xshash qizil rangdan 0,2V yuqori tetik darajasini berdi. Diodli ketma-ket oq LED, 2,8V kuchlanish nuqtasini berdi. Miltillovchi LEDlar bu dvigatel sxemasiga mos kelmaydi. Pasxa dvigatelining foydali xususiyati shundan iboratki, Q2 bazasi bilan bir yoki bir nechta diodlarni ketma-ket kiritish orqali o'chirish kuchlanishini yoqish darajasiga ta'sir qilmasdan oshirish mumkin. R4 va R5 kesishmasidan Q2 bazasiga ulangan bitta 1N914 diodi bilan kuchlanish 1,9 yoki 2,0 V atrofida pasayganda o'chadi. Ikkita diod bilan, o'chirish voltaji taxminan 2,5V o'lchandi; uch diodli, u taxminan 3.1V da o'chirilgan. Stripboard sxemasida diod yoki diodli sim R5 rezistorining tepasida ko'rsatilgan o'tish joyi o'rniga joylashtirilishi mumkin; Quyidagi ikkinchi rasmda shunday o'rnatilgan D0 diodi ko'rsatilgan. E'tibor bering, katodning oxiri Q2 bazasiga o'tishi kerak. Shunday qilib, Pasxa dvigatelini 1,3 yoki 1,4 V kuchlanishli asosiy o'chirgich yaqinida yaxshi ishlamaydigan dvigatellardan samarali foydalanish mumkin. Fotosuratlardagi o'yinchoq SUV -dagi quyosh dvigateli 3,2 V da yoqilishi va 2,0 V da o'chishi uchun qilingan, chunki bu kuchlanish oralig'ida dvigatel yaxshi quvvatga ega.

4 -qadam: Kondansatkichlar, motorlar va quyosh xujayralari

O'yinchoq SUVda ishlatiladigan kondansatör quyidagi rasmda chapda ko'rsatilganiga o'xshaydi. Bu 5Vgacha bo'lgan to'liq 1 Farad. Yengilroq yuklanishlar yoki dvigatellarning qisqarishi uchun kichikroq kondansatkichlar aylanish davrini qisqartiradi va, albatta, qisqaradi. Kondensatorda ko'rsatilgan kuchlanish - bu zaryadlanishi kerak bo'lgan maksimal kuchlanish; Bu ko'rsatkichdan oshib ketish kondansatkichning ishlash muddatini qisqartiradi. Xotirani zaxiralash uchun maxsus mo'ljallangan ko'plab super kondansatkichlar yuqori ichki qarshilikka ega va shuning uchun o'z energiyasini dvigatelni boshqarish uchun etarlicha tez ajratmaydi. Quyosh dvigateli, masalan, Pasxa dvigateli, taxminan 10 Ohm yoki undan ortiq ichki statik qarshilikka ega bo'lgan dvigatellarni boshqarish uchun juda mos keladi. Eng keng tarqalgan o'yinchoq dvigatellari ichki qarshilikka qaraganda ancha past (odatda 2 Ohm) va shuning uchun dvigatel ishga tushgunga qadar barcha energiyani saqlash kondensatoridan to'kib tashlaydi. Quyidagi ikkinchi rasmda ko'rsatilgan motorlar yaxshi ishlaydi. Ularni ko'pincha elektron etkazib beruvchilardan ortiqcha yoki yangi sifatida topish mumkin. Tegishli dvigatellarni, shuningdek, magnitafon yoki videomagnitafonlardan ham topish mumkin. Ularni odatda diametrining uzunligidan kattaroq qilib ajratish mumkin. Sizning ilovangiz ko'radigan yorug'lik darajasida dvigatelning yoqilish nuqtasidan bir oz yuqori kuchlanishni ta'minlaydigan quyosh batareyasini yoki hujayralarni tanlang. Quyosh dvigatelining haqiqiy chiroyi shundaki, u past darajadagi yaroqsiz energiyani yig'ib, keyin uni foydali dozalarda chiqarishi mumkin. Ular ish stoliga yoki kofe stoliga yoki hatto erga o'tirishdan to to'satdan hayotga qaytganlarida eng ta'sirli. Agar siz dvigatelingiz yopiq joylarda, bulutli kunlarda yoki soyada ham, ochiqda ham ishlashini xohlasangiz, ichki foydalanish uchun mo'ljallangan kameralardan foydalaning. Bu hujayralar odatda shisha xilma -xil amorf yupqa plyonkadan iborat. Ular past yorug'lik ostida sog'lom kuchlanish beradi va oqim yorug'lik darajasiga va ularning hajmiga to'g'ri keladi. Quyosh kalkulyatorlari bunday hujayradan foydalanadi va siz ularni eski (yoki yangi!) Kalkulyatorlardan olishingiz mumkin, lekin hozirgi kunda ular juda kichik, shuning uchun ularning joriy chiqishi past. Kalkulyator hujayralarining kuchlanishi past nurda 1,5 dan 2,5 voltgacha, quyoshda esa yarim voltga yaqin. Siz ularning bir nechtasini ketma-ket parallel ulanishni xohlaysiz. Tel yopishtiruvchi bu shisha xujayralarga nozik simlarni ulash uchun juda yaxshi. Ba'zi zaryadlanuvchi quyosh zaryadlanadigan kalitli chiroqlarda quyosh dvigatellari bilan yopiq xonada yaxshi ishlaydigan katta hujayra mavjud. Hozirgi vaqtda Images SI Inc. quyosh batareyasini bitta kameradan to'g'ridan -to'g'ri haydash uchun mos keladigan o'lchamdagi yangi yopiq kameralarni olib yuradi. Xuddi shu turdagi "tashqi" quyosh batareyasi bino ichida ham juda yaxshi ishlaydi. Ko'p manbalarda ko'proq quyosh batareyasining kristalli yoki polikristalli turi mavjud. Bu turlar quyosh nurida juda ko'p tokni o'chiradi, lekin quyoshda yashash uchun maxsus mo'ljallangan. Ba'zilar past nurda juda yaxshi ishlaydilar, lekin ko'pchiligi floresan bilan yoritilgan xonada juda yomon.

5 -qadam: Tashqi ulanishlar

Elektr platasidan quyosh batareyasi va dvigatelga ulanish uchun, chiziqli chiziqlardan olingan pinli dumli rozetkalar juda qulay. Igna rozetkalarini nippersdan ehtiyotkorlik bilan foydalanish natijasida keladigan plastmassa sozlamasidan osongina ozod qilish mumkin. Tirnoqlar taxtada lehimlangandan so'ng, dumlarni kesib tashlash mumkin. Qattiq 24 o'lchagichli simlar rozetkalarga yaxshi va ishonchli ulanadi, lekin odatda tashqi simlar egiluvchi torli simlar orqali ulanadi. Xuddi shu rozetkalarni bu simlarning uchiga lehimlab, bortdagi rozetkalarga chiroyli joylashadigan kichik "vilkalar" bo'lib xizmat qilishi mumkin. Kengash rozetkalari ham saqlanishi mumkin bo'lgan kondansatör ulanishi mumkin. U to'g'ridan -to'g'ri rozetkalarga o'rnatilishi yoki masofadan turib taxtaga ulangan simlar orqali ulanishi mumkin. Bu turli xil kondansatkichlarni dastur va uning o'rtacha yorug'lik sharoitlari uchun eng yaxshisi topilmaguncha osongina o'zgartirish va sinab ko'rish imkonini beradi. C1 ning eng yaxshi qiymati topilgandan so'ng, uni doimiy ravishda lehimlash mumkin, lekin kamdan -kam hollarda, agar sifatli rozetkalardan foydalanilsa, zarur.

6 -qadam: ilovalar

Balki bizning Pasxa dvigatelining eng yoqtirgan ilovasi 3 -bosqichda tasvirlangan Jeepster SUV o'yinchog'idir, korpusga yupqa kontrplak tagligi kesilgan va unga "Monster Wheel" ko'rinishini berish uchun katta ko'pikli g'ildiraklar yasalgan. ancha bosiq. Pastki qismi quyidagi rasmda ko'rsatilgan. Akslar mashinani tor doirada yurgizish uchun o'rnatiladi (chunki bizda kichkina yashash xonasi bor) va old g'ildirak haydovchisining o'rnatilishi uning belgilangan dumaloq yo'lga yopishishiga katta yordam beradi. Tishli poezd keyingi fotosuratda ko'rsatilgan tijorat sevimli mashg'ulotlari dvigatelidan olingan, lekin u 13 Ohmli motor bilan jihozlangan. 1 Farad super kondansatörü mashinaga har bir tsiklda taxminan 10 soniya ishlash vaqtini beradi, bu esa uni deyarli 3 fut diametrli aylana atrofida oladi. Bulutli kunlarda yoki mashina qorong'i joyda to'xtab qolganda zaryadlash uchun biroz vaqt ketadi. Har qanday joyda, kunduzi bizning yashash xonamizda 5 dan 15 minutgacha. Agar derazadan to'g'ridan -to'g'ri quyosh nuri tushsa, u ikki daqiqada zaryad oladi. U xonaning bir burchagida aylanib yuradi va 2004 yilda qurilganidan buyon ko'plab inqiloblarni qayd etgan. Pasxa dvigatelining yana bir kulgili ilovasi-bu "Walker", robotga o'xshash jonzot, ikki qo'li bilan, aniqrog'i, oyoqlari bilan yuradi.. U xuddi o'sha 76: 1 nisbatda Jeepster bilan bir xil dvigatel va tishli poezdni o'rnatishni ishlatadi. Bir oyog'i ataylab boshqasiga qaraganda qisqaroq bo'lib, aylana bo'ylab yuradi. Uoker ham yonib -o'chib turadigan LEDni olib yuradi, shuning uchun biz qorong'ilikdan keyin uning qaerda ekanligini bilamiz. Quyosh dvigatelidan oddiy foydalanish - bayroqni aylantirish yoki aylantirish. Quyidagi 5 -rasmda ko'rsatilgan rasm stolga yoki tokchaga o'tirishi mumkin, lekin vaqti -vaqti bilan u birdaniga to'pni ipga aylantirib, diqqatini o'ziga tortadi. Bu oddiy yigiruvchilarning ba'zi timsollarida ipda jiringlagan qo'ng'iroq bor edi. Boshqalarga yaqin atrofda statsionar qo'ng'iroq o'rnatilgan edi, shunda u to'pni urib yuborishi mumkin edi, lekin bu bir necha quyoshli kunlardan keyin bezovtalanishga olib keladi!

7 -qadam: NPN Pasxa dvigateli

Pasxa dvigateli, shuningdek, ikkita NPN tranzistorli va bitta PNPli qo'shimcha yoki "dual" versiyada tayyorlanishi mumkin. To'liq sxema bu erda birinchi rasmda ko'rsatilgan. Stripboard sxemasi birinchi yoki "PNP" versiyasi bilan bir xil komponentlarning joylashuvi va bir xil kesiklarga ega bo'lishi mumkin, muhim o'zgarishlar tranzistorlar turini o'zgartiradi va quyosh batareyasi, saqlash kondansatörü, diodlar va LEDlarning polaritesini o'zgartiradi. NPN tasma taxtasi sxemasi ikkinchi rasmda ko'rsatilgan va yuqori kuchlanish uchun qo'shimcha D4 diodini va Q2 tranzistorining bazasidan R4 va R5 rezistorlarining birlashuviga qadar yuqori o'chirish kuchlanishi uchun D0 diodini o'z ichiga oladi. yaxshi