Cara Menjalankan Jam Bateri dengan Tenaga Suria: 15 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Sumbangan ini diikuti dari yang sebelumnya pada tahun 2016, (lihat di sini,) tetapi dalam jangka masa yang sama telah terjadi pengembangan komponen yang menjadikan pekerjaan lebih mudah dan prestasi meningkat. Teknik yang ditunjukkan di sini akan membolehkan jam bertenaga solar dengan mudah dikerahkan di tempat-tempat seperti konservatori atau beranda terlindung dan mungkin di dalam rumah di mana cahaya yang mencukupi tersedia pada suatu waktu pada waktu siang seperti tingkap atau pintu luar yang berkaca tetapi ini akan menjalani eksperimen. Penggunaan jam yang dikendalikan radio membuka kemungkinan mempunyai jam tangan yang boleh dibiarkan selama bertahun-tahun.

Keselamatan Perlu diketahui bahawa kapasitor super yang besar dapat menahan banyak tenaga dan jika dipendekkan dapat menghasilkan arus yang cukup untuk membuat kabel menyala merah panas untuk jangka masa yang singkat.

Saya akan menambah bahawa jam yang ditunjukkan dalam Instructable pertama masih berjalan dengan gembira.

Langkah 1: Kapasitor Super Baru

Ilustrasi di atas menunjukkan kapasitor berkapasiti 500 Farads. Ini kini boleh didapati dengan murah di eBay dan digunakan dalam amalan kejuruteraan automotif. Mereka lebih besar dari 20 atau 50 unit Farad yang selalu tersedia pada masa artikel pertama saya. Anda dapat melihat dalam gambar bahawa ukurannya cukup besar secara fizikal dan tidak sesuai dengan kebanyakan jam dan harus diletakkan secara berasingan.

Sangat penting untuk tujuan kita adalah bahawa apabila dicas hingga 1.5 Volt, terdapat cukup tenaga yang tersimpan dalam kapasitor 500 Farad untuk menjalankan jam bateri biasa selama tiga minggu sebelum voltan turun menjadi lebih daripada Volt dan jam berhenti. Ini bermaksud bahawa kapasitor dapat menjaga jam berjalan sepanjang waktu yang membosankan pada musim sejuk ketika tenaga suria kekurangan bekalan dan kemudian menyusut pada hari yang cerah.

Juga dapat disebutkan di sini bahawa jam luar yang besar menjadi bergaya sejak kebelakangan ini dan ini sangat sesuai dengan teknik yang ditunjukkan dalam artikel. (Sama ada jam luar ini cukup kuat untuk bertahan di luar dalam tem panjang adalah titik pertimbangan.)

Langkah 2: Komponen Diperlukan

Anda memerlukan jam bateri. Yang ditunjukkan dalam artikel ini berdiameter 12 inci dan radio dikendalikan dari Anthorn di UK yang bergerak pada 60 kHz. Ia dibeli di kedai tempatan.

Komponen lain ditunjukkan dalam gambar di atas.

Satu kapasitor super 500 Farad. (eBay.)

Satu susunan solar 6 Volt 100mA. Yang ditunjukkan di sini ialah 11cm x 6 cm dan diperoleh dari Tetuan CPS Solar:

www.cpssolar.co.uk

tetapi banyak terdapat di internet.

Komponen selebihnya banyak didapati dari pembekal komponen elektronik. Saya menggunakan Tetuan Bitsbox:

www.bitsbox.co.uk/

1 transistor NPN silikon 2N3904. Kuda kerja yang baik tetapi NPN silikon akan berfungsi.

4 1N4148 diod silikon. Tidak kritikal tetapi bilangan yang diperlukan mungkin berbeza, lihat teks kemudian.

1 kepingan ABS 100 x 75 x 40mm. Saya menggunakan warna hitam kerana sel suria berwarna hitam. Dalam kes saya kapasitor super hanya dilengkapi dengan kelonggaran yang sangat sedikit - anda mungkin perlu mencari ukuran kotak seterusnya!

Sekeping papan jalur. Tambang saya dipotong dari potongan 127x95mm dan memberikan lebar yang tepat untuk dimasukkan ke dalam kotak ABS.

Anda memerlukan wayar helai merah dan hitam dan untuk pemasangan terakhir saya menggunakan sekeping papan litar bercetak kosong dan pelekat silikon fleksibel.

Anda memerlukan alat sederhana untuk pembinaan elektronik termasuk besi pematerian.

Langkah 3: Litar

Kapasitor super mempunyai nilai voltan maksimum 2.7 Volt. Untuk menjalankan jam kita memerlukan antara 1.1 dan 1.5 Volt. Pergerakan jam elektrik bateri biasa boleh bertolak ansur dengan voltan di atas ini tetapi jam radio mempunyai litar elektronik yang mungkin menjadi tidak menentu jika voltan bekalan terlalu tinggi.

Litar di atas menunjukkan satu penyelesaian. Litar pada dasarnya adalah pengikut pemancar. Output sel suria digunakan pada pemungut transistor 2N3904 dan ke dasar melalui perintang Ohm 22k. Dari dasar ke tanah kita mempunyai rantai empat diod isyarat silikon 1N4148 yang, yang diberi makan oleh perintang Ohm 22k menghasilkan voltan sekitar 2.1 Volt pada pangkalan transistor kerana setiap diod mempunyai penurunan voltan ke depan sekitar setengah volt di bawah ini syarat. Voltan yang dihasilkan pada pemancar transistor yang memberi makan pada kapasitor super adalah sekitar 1.5 Volt yang diperlukan kerana terdapat penurunan voltan 0.6 Volt pada transistor. Diod penyekat normal yang diperlukan untuk mengelakkan arus bocor kembali melalui sel suria tidak diperlukan kerana persimpangan pemancar asas transistor melakukan tugas ini.

Ini kasar tetapi sangat berkesan dan murah. Satu diod Zener tunggal boleh menggantikan rantai dioda tetapi Zener voltan rendah tidak begitu banyak didapati dengan voltan yang lebih tinggi. Tegangan yang lebih tinggi atau rendah dapat diperoleh dengan menggunakan lebih banyak atau lebih sedikit diod dalam rantai atau dengan menggunakan dioda yang berlainan dengan ciri voltan hadapan yang berbeza.

Langkah 4: Uji Litar Kita 1

Sebelum menghasilkan versi 'keras' terakhir, kita perlu menguji litar kita untuk memastikan semuanya baik-baik saja dan bahawa kita menghasilkan voltan yang betul untuk kapasitor super dan, yang paling penting, voltan yang dihasilkan tidak boleh melebihi peringkat 2.7 Volt.

Dalam gambar di atas anda akan melihat litar ujian yang sangat serupa dengan skema yang ditunjukkan pada langkah sebelumnya tetapi di sini kapasitor super telah digantikan dengan kapasitor elektrolitik 1000 mikroFarad yang mempunyai perintang 47 kOhm secara selari. Perintang membenarkan voltan bocor untuk memberikan bacaan terkini kerana input cahaya berbeza-beza.

Langkah 5: Uji Litar Kita 2

Dalam gambar di atas, anda dapat melihat bagaimana litar itu dipasang dalam bentuk sementara pada papan roti tanpa pateri dengan output voltan diukur pada multimeter. Litar itu diletakkan di dekat tingkap dengan tirai tersedia untuk mengubah cahaya yang mencapai photocell.

Multimeter menunjukkan 1,48 Volt memuaskan yang bervariasi tambah atau tolak 0,05 Volt ketika input cahaya berubah. Inilah yang diperlukan dan koleksi komponen ini dapat digunakan.

Sekiranya hasilnya tidak betul, pada tahap ini anda boleh menambahkan atau mengeluarkan diod dari rantai untuk meningkatkan atau menurunkan voltan keluaran atau bereksperimen dengan dioda yang berlainan dengan ciri maju yang berbeza.

Langkah 6: Potong Papan Papan

Bagi saya, ini sangat mudah kerana papan selebar berukuran 127mm dan sekepingnya digergaji untuk dimasukkan ke dalam cetakan kotak ABS.

Langkah 7: Sediakan Sel Suria Anda

Dengan beberapa tatasusunan suria, anda mungkin mendapati wayar merah dan hitam telah disisipkan pada kenalan pada sel suria, jika tidak, pateri panjang wayar untai hitam ke sambungan negatif sel suria dan panjang wayar helai merah yang serupa menjadi positif sambungan. Untuk mengelakkan sambungan terlepas dari panel suria semasa pembinaan, saya mengikat wayar ke badan sel suria menggunakan gam silikon yang fleksibel dan membiarkannya dipasang.

Langkah 8: Sapukan Solar Cell ke Kotak ABS

Bor lubang kecil di bahagian bawah kotak ABS untuk penyambungan. Sapukan empat boneka silikon besar seperti yang ditunjukkan, lekapkan penyambung melalui lubang dan pasangkan sel suria dengan lembut. Sel suria akan berbangga dengan kotak ABS yang membolehkan penyambungnya melintas di bawahnya sehingga gam gam yang besar perlu besar - mengubah fikiran anda pada tahap ini akan menjadi sangat tidak kemas! Biarkan untuk ditetapkan.

Langkah 9: Periksa Kerja Anda

Anda sekarang semestinya mempunyai hasil seperti dalam gambar di atas.

Langkah 10: Gerudi Lubang untuk Kuasa Keluar dari Modul Tenaga Suria

Pada tahap ini kita perlu berfikir ke depan dan mempertimbangkan bagaimana daya meninggalkan unit kuasa dan memakan masa hingga jam dan kita perlu mengebor lubang di kotak ABS untuk membenarkan ini. Gambar di atas menunjukkan bagaimana saya melakukannya tetapi saya boleh melakukannya dengan lebih baik ke arah tengah sehingga meletakkan wayar pada kedudukan yang kurang kelihatan. Jam anda kemungkinan besar akan berbeza jadi tawarkan unit kuasa ke atasnya dan buat kedudukan terbaik untuk lubang anda yang harus digerudi sekarang sebelum kotak dipasang dengan pelbagai komponen.

Langkah 11: Memasukkan Komponen ke Papan Lebar

Pateri komponen ke papan jalur seperti pada gambar di atas. Litarnya sederhana dan terdapat banyak ruang untuk menyebarkan komponen. Jangan biarkan pateri merapatkan dua baris tembaga untuk sambungan ke tanah, posit dan output. Papan lekapan moden agak halus dan jika anda menghabiskan terlalu lama untuk menyolder dan memotong kereta trek mungkin akan terangkat.

Langkah 12: Pasang Unit Tenaga Suria

Dengan menggunakan wayar untai hitam dan merah dan memerhatikan polaritas dengan ketat, sambungkan panel suria ke papan jalur dan kuasa keluaran ke kapasitor super dan seterusnya membuat sepasang petunjuk 18 inci yang akhirnya akan menyambung ke jam. Gunakan wayar yang mencukupi untuk membolehkan pemasangan hanya di luar kotak. Sekarang masukkan unit papan jalur ke dalam slot pada kotak ABS dan ikuti dengan kapasitor super menggunakan pad Blu-Tack untuk menahan unit di tempatnya. Untuk keselamatan, gunakan pita pelindung untuk memisahkan hujung telanjang keluaran untuk mengelakkannya daripada sesak. Perlahankan kelebihan wayar ke ruang yang tersisa di dalam kotak dan kemudian skru penutupnya.

Langkah 13: Sambungkan Unit ke Jam

Setiap Jam akan berbeza. Dalam kes saya, mengahwini jam dengan unit tenaga suria hanyalah persoalan menggunakan sekeping papan litar bercetak satu sisi polos kira-kira empat setengah dengan dua inci yang terpaku pada jam dan unit solar dengan gam silikon dan memungkinkan untuk mengatur. Laminasi lantai mungkin mencukupi. Jangan sambungkan unit secara elektrik tetapi letakkan jam dan panel solar di bawah cahaya matahari atau tempat yang terang dan biarkan kapasitor super mengecas sehingga 1.4Volt.

Setelah kapasitor diisi, sambungkan penyambung ke jam menggunakan dowel kayu panjang untuk menahan sambungan. Jam sekarang harus berjalan.

Dalam gambar yang disertakan, wayar yang longgar telah dirapikan dengan beberapa gumpalan Blu-Tack.

Langkah 14: Selesai

Gambar di atas menunjukkan jam saya berjalan dengan gembira di konservatori kami di mana ia harus berjalan terus dan bertahan dengan lapan jam musim sejuk dan 'spring forward fall back'. Voltan bekalan berukuran 1.48 Voltan walaupun kita melewati ekuinoks musim luruh dengan hari pemendekan.

Pengaturan ini mungkin dapat dikerahkan di dalam rumah tetapi itu harus menjadi subjek eksperimen. Terdapat kecenderungan untuk rumah di UK mempunyai tingkap yang lebih kecil hari ini dan cahaya sekitarnya mungkin sedikit redup tetapi cahaya buatan mungkin dapat mengatasi baki.

Langkah 15: Beberapa Pemikiran Terakhir

Ada yang menyatakan bahawa bateri sangat murah jadi mengapa perlu bersusah payah? Bukan soalan yang mudah dijawab tetapi bagi saya kepuasan memulakan sesuatu yang dapat berjalan tanpa pengawasan selama bertahun-tahun mungkin di tempat yang jauh dan tidak dapat diakses.

Soalan lain yang sah adalah "Mengapa tidak menggunakan sel yang boleh dicas semula Ni / Mh bukan kapasitor super?". Ini akan berfungsi, elektronik boleh menjadi lebih sederhana dan voltan berjalan 1.2 Volt sel seperti itu hanya memerlukan keperluan voltan minimum jam bateri. Walau bagaimanapun, sel yang boleh dicas semula mempunyai hayat yang terbatas sedangkan kami berharap kapasitor super akan mempunyai hayat yang kami harapkan dari komponen elektronik lain walaupun masih belum dapat dilihat.

Projek ini menunjukkan bahawa kapasitor super bernilai tinggi yang kini digunakan dalam kejuruteraan automotif dapat diisi dengan mudah menggunakan tenaga suria. Ini dapat membuka sejumlah kemungkinan:

Aplikasi jarak jauh seperti suar radio di mana segala-galanya termasuk sel suria dapat disimpan dengan selamat di perumahan kaca yang kuat seperti balang manis.

Sesuai untuk litar jenis Joule Thief dengan satu kapasitor super yang berpotensi membekalkan sejumlah litar secara serentak.

Kapasitor super dengan mudah boleh disambungkan secara selari seperti semua kapasitor juga mungkin untuk meletakkan dua siri tanpa komplikasi pengimbang perintang. Saya dapat melihat kemungkinan mempunyai unit yang mencukupi ini selari untuk mengecas telefon bimbit, misalnya, dengan sangat cepat melalui penukar voltan peningkatan proprietari.