Моторчик от солнечной батареи

Электродвигатель работает при токе солнечной батареи 10 нА

ON Semiconductor 2N4401 2N4403

В приложениях, работающих на солнечных батареях и бóльшую часть времени находящихся в неактивном состоянии, в качестве накопителей энергии часто бывает практичнее использовать конденсаторы вместо менее надежных аккумуляторов. Типичными примерами таких приложений могут служить устройства позиционирования солнечных модулей, передатчики телеметрической информации, дозировочные насосы для химических реагентов, регистраторы данных и игрушки на солнечных батареях.

От выхода фотогальванического элемента небольшого калькулятора схема на Рисунке 1 может почти в полной темноте питать небольшой мотор, подобный тем, что используются в пейджерах. Схема периодически заряжает конденсатор C₁ емкостью 4700 мкФ до напряжения 1.75 В, а затем разряжает его на электромотор. Уровень освещенности, при которой может работать эта схема, ограничивается только величиной тока утечки через p-n переход солнечного элемента. Токи утечки и переключения самой схемы настолько малы, что, при условии использования накопительного конденсатора с малыми утечками, она может вращать мотор при входном токе 10 нА. Транзисторы Q₁ и Q₂ образуют пару с регенеративным характером переключения, подобную тиристору. Диоды 1N4007, установленные вместо резисторов, шунтируют токи утечки транзисторов и светодиода.

Рисунок 1.	Периодически заряжая накопительный конденсатор и разряжая его на небольшой электромотор, эта схема может обеспечивать его вращение при входном токе всего 10 нА.

Когда напряжение на конденсаторе C₁ приближается к 1.75 В, зеленый светодиод начинает проводить ток и открывает транзистор Q₁, ток которого, в свою очередь, поступает в базу Q₂. Усиленный ток базы вызывает изменение напряжения на коллекторе Q₂. Падение напряжения между базой и эмиттером выходного транзистора Q₄ изолирует коллектор Q₂ от этого транзистора, а напряжение база-эмиттер Q₃ и конденсатор C₂ емкостью 10 нФ изолируют Q₂ от постоянного смещения на базе Q₂. Однако, имеющий наноамперный уровень скачок тока коллектора Q₂ через конденсатор C₂ передается на базу транзистора Q₁, инициируя процесс регенеративного переключения. Наноамперные уровни переключения схемы и заряда конденсатора C₁ здесь достигаются благодаря использованию вместо подтягивающих резисторов диодов с низкими утечками, а также благодаря тому, что в начале регенеративного процесса нагрузка изолируется от остальной схемы, а постоянное смещение базы Q₁ изолируется от коллектора Q₂. По мере развития процесса регенерации транзистор Q₃ образует путь для протекания постоянного тока между базой транзистора Q₁ и коллектором Q₂. На этом этапе выходной транзистор Q₄ также входит в насыщение и включается мотор.

Большой ток мотора быстро разряжает конденсатор C₁ до напряжения 1.1 В, при котором Q₁ больше не может поддерживать регенеративный процесс из-за потери напряжения на переходах коллектор-эмиттер транзисторов Q₁ и Q₃. Резистор сопротивлением 100 Ом и обратный заряд конденсатора C₂ переводят транзистор Q₁ в состояние отсечки, и начинается следующий цикл заряда накопительного конденсатора. Для увеличения напряжения переключения схемы замените зеленый светодиод синим, или последовательно со светодиодом включите обычный диод. Если вы не планируете использовать схему при входных токах менее 1 мкА, для улучшения помехоустойчивости диоды 1N4007 можно заменить резисторами 10 МОм. У долго хранящихся конденсаторов увеличивается ток утечки. Такие конденсаторы, возможно, вам придется отформовать, подключив их на несколько дней к 9-вольтовой батарее. Для того чтобы схема заработала при очень слабом освещении, используйте две солнечные панели, соединенные последовательно.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник

Электрический триммер с питанием от солнечной панели

Привет любителям помастерить, сегодня мы будем делать такую полезную штуку как электрический триммер. Особенность самоделки в том, что она питается от солнца, вам не понадобятся аккумуляторы и не понадобится ничего заряжать. Питание происходит от солнечной панели, которая закрепляется на голове. В солнечную погоду панель выдает около 20 Вт мощности, чего хватает для питания небольшого моторчика на 12В. Такой косой удобно подкашивать растительность под забором, на клумбе и прочих подобных участках. Самоделка безопасна, проста и удобна в работе. Если проект вас заинтересовал, предлагаю изучить его более детально!

Материалы и инструменты, которые использовал автор:

Список материалов:
— небольшой моторчик на 12В;
— солнечная панель 12В/20 Вт ;
— провода;
— включатель;
— кусок железной трубы;
— две железные шайбы;
— краска;
— каска из пластика;
— ДВП;
— двусторонний скотч, болт с гайкой и другие мелочи.

Процесс изготовления триммера:

Шаг первый. Тест панели
Для начала проверим панель, выносим ее на солнце и замеряем напряжение, без нагрузки панель выдает напряжение в 20В. Подключаем к ней моторчик на 12В и он начинает вполне резво работать. Все отлично, конструкция работоспособна, но для качественной работы нужно солнце.

Шаг пятый. Финальные штрихи и испытания
В завершении нам нужно установить на пластиковой каске солнечную панель. Для этого прикручиваем к каске кусок ДВП или фанеры, а уже к нему при помощи двухстороннего скотча приклеиваем солнечную панель. На кабель от панели устанавливаем вилку, а на кабель от триммера устанавливаем розетку.

После этого триммер можно испытывать. Работает самоделка без проблем как для своих размеров и мощностей. Автор вполне легко подкашивает растительность под забором. На этом проект окончен, надеюсь, вам самоделка понравилась, и вы нашли для себя полезные мысли. Удачи и творческих вдохновений, если решите повторить подобное. Не забывайте делиться с нами своими идеями и самоделками!

Источник

Строим солнечный двигатель

Строим солнечный двигатель

Солнечный двигатель часто используется в качестве бортового источника тока, применяемого в BEAM-роботах, которых часто называют «живущими» роботами (см. обсуждение BEAM-роботов в главе 8). Свое распространение солнечные двигатели получили благодаря работам Марка Тилдена, который сконструировал первый подобный двигатель. Другим изобретателем был Дэйв Хранкив из Канады, который построил свою версию солнечного двигателя для питания «танцующего» робота. Мне так понравились эти разработки, что я решил сделать свой вариант солнечного двигателя. В процессе работы мне удалось придумать новый вариант схемы, который увеличил его эффективность по сравнению с оригинальным вариантом.

На рис. 3.1 изображена электрическая схема солнечного двигателя. Рассмотрим ее работу. Солнечная батарея заряжает конденсатор емкостью 4700 мкФ. По мере заряда конденсатора, напряжение на нем возрастает. Однопереходный транзистор входит в режим колебаний и посылает импульс, отпирающий тиристор. Когда тиристор открыт, вся запасенная в конденсаторе энергия разряжается через двигатель с высоким КПД. Во время разряда конденсатора двигатель вращается. Потом происходит остановка и цикл повторяется.

Рис. 3.1. Схема солнечного двигателя

Схема солнечного двигателя проста и некритична к используемым деталям. Она может быть собрана на макетной плате, выводы элементов при этом соединены проводниками. Для желающих собрать двигатель на печатной плате – чертеж платы представлен на рис. 3.2. Печатная плата входит в набор для создания солнечного двигателя. На рис. 3.3 показана схема расположения деталей на печатной плате. На рис. 3.4 помещена фотография двигателя в сборе.

Рис. 3.2. Чертеж печатной платы

Рис. 3.3. Размещение деталей на печатной плате

Рис. 3.4. Солнечный двигатель в сборе

Список деталей солнечного двигателя

• транзистор 2N2646 (1)

• тиристор 2N5060 (1)

• конденсатор электролитический 22 мкФ (1)

• конденсатор электролитический 4700 мкФ (1)

• двигатель постоянного тока

• элемент солнечной батареи (2)

• резистор 200 кОм 0,25 Вт

• резистор 15 кОм 0,25 Вт

• резистор 2,2 кОм 0,25 Вт

Двигатель с высоким КПД

Далеко не все электродвигатели имеют высокий КПД. Например, небольшие моторчики постоянного тока из радионаборов, как правило, имеют низкий КПД. Для определения этого существует простая процедура. Повращайте пальцами ось двигателя. Если ротор вращается плавно и продолжает вращение, когда вы отпустите ось, то, возможно, это двигатель с высоким КПД. Если ось ротора поворачивается рывками, и вы чувствуете сопротивление, то, скорее всего, КПД такого двигателя невелик.

Особенности конструкции солнечного двигателя

Солнечные элементы, использованные в устройстве, имеют высокий КПД и высокое выходное напряжение. Для солнечных элементов типично выходное напряжение в пределах 0,5–0,7 В при различных токах, которые зависят от размеров элемента. Солнечный элемент, использованный в данной схеме, дает паспортное напряжение порядка 2,5 В, но без нагрузки он заряжает конденсатор до уровня 4,3 В.

Я уверен, что некоторые из тех, кто захочет построить подобную схему, уже думают о возможности более быстрого заряда емкости через увеличение количества солнечных элементов. Данной вещи делать не следует. Дополнительные элементы действительно увеличат ток заряда и, соответственно, сократят его время, но только в первом цикле. Для того чтобы тиристор закрылся и начался новый цикл, необходимо, чтобы ток, протекающий через тиристор, прекратился (или стал очень малым). А в случае, если солнечная батарея будет отдавать достаточно большой ток, то тиристор «залипнет» в открытом состоянии. Соответственно, вся энергия батареи будет через открытый тиристор рассеиваться на подключенной нагрузке. Конденсатор не будет заряжаться, и схема выйдет из циклического режима.

Для правильной работы детали схемы специальным образом подобраны. Единственный компонент, допускающий вариации в значительных пределах, это накопительный конденсатор. Меньшие значения емкости приведут к более быстрому циклу «заряд-разряд». Большие значения емкости или использование нескольких конденсаторов приведут к запасанию большего количества энергии и, соответственно, совершению большей работы, однако следует помнить, что при использовании подобных емкостей цикл «заряд-разряд» может сильно удлиниться.

Применение

Схема солнечного двигателя может находить массу новых и неожиданных применений, например, как бортовой источник энергии солнечного гоночного автомобильчика, источник питания реле, бакена, собранного на светодиодах, моторчика для передвижения робота или, как показано на рис. 3.5, устройства поворота американского флага.

Рис. 3.5. Поворот флажка с помощью солнечного двигателя

Привлекательность солнечного двигателя в том, что он может работать «вечно», пока не выйдет из строя какая-то из его частей, что может произойти через годы.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Пороховая бочка и солнечный газ

Пороховая бочка и солнечный газ Всего через несколько дней после первого полета человека на монгольфьере, зимним утром 1 декабря 1783 года, из сада Тюильри в Париже впервые стартовал воздушный шар нового типа. В отличие от монгольфьера шар, созданный известным французским

6. Вечный двигатель Редхеффера

6. Вечный двигатель Редхеффера Филадельфия — город, являющийся с самого начала своего существования крупным административным и промышленным центром Соединенных Штатов Америки, — стал родиной нескольких весьма примечательных вечных двигателей. Сегодня в

10. «Вечный Двигатель» Кокса

10. «Вечный Двигатель» Кокса Сентиментальному читателю эта книга может показаться своеобразной хроникой заблуждений, историей несбывшихся надежд, повестью о мудрецах, доведенных до отчаяния, и о глупцах, превратившихся в шарлатанов.И все-таки был человек, который

Двигатель перегревается

Двигатель перегревается Неисправности системы охлаждения Слабое натяжение ремней вентилятора, износ, пробуксовка. Натяжение ремня вентилятора регулировать изменением положения генератора. При слабом натяжении ремень проскальзывает, при большом – излишне

Двигатель детонирует

Двигатель детонирует Детонация—взрывное сгорание рабочей смеси в цилиндрах (в 10 раз быстрее нормального). Появляется ударная (детонационная) волна и значительно повышается давление. Днище поршня вибрирует (слышен звонкий металлический стук). Детонацию надо немедленно

Двигатель долго не прогревается

Двигатель долго не прогревается Неисправности системы охлаждения Заедание в открытом положении клапана термостата. Основной клапан постоянно открыт, и циркуляция осуществляется только по «большому кругу». Термостат неисправен. Пока двигатель холодный, охлаждающая

Строим черепаху Вальтера

Строим черепаху Вальтера Мы можем воспроизвести большинство функций знаменитой черепахи Вальтера. Используемая нами программа имитирует работу нейронов, использованных в оригинальной конструкции. Для изготовления шасси потребуются некоторые слесарные работы.

Строим робота-охотника за светом

Строим робота-охотника за светом Посмотрим, сможем ли мы сконструировать робота-охотника за светом, обладающего в некотором смысле «интеллектуальным» поведением. В главе 6 мы уже рассматривали систему слежения за источником света на фоторезисторах. Система слежения

Глава 12 Робот – солнечный шар

Глава 12 Робот – солнечный шар Идею создания подобного робота первоначально выдвинул Ричард Вейт из Северного Йорка, Торонто. Ричард построил робота, ищущего источник света, заключенного в прозрачную сферу (шар). Затем, в более недавнее время, Дейв Хранкиу из Калгари,

Глава IV. Двигатель-рекордист

Глава IV. Двигатель-рекордист В этой главе рассказывается об изобретенном Циолковским жидкостном ракетном двигателе, об одержанных им замечательных победах, о его необычайной «прожорливости» и роли в авиации будущего.Чтобы двигатель не нуждался в окружающем нас

6.6.7. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ. СИСТЕМЫ ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ — ДВИГАТЕЛЬ (ТП — Д) И ИСТОЧНИК ТОКА — ДВИГАТЕЛЬ (ИТ — Д)

6.6.7. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ. СИСТЕМЫ ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ — ДВИГАТЕЛЬ (ТП — Д) И ИСТОЧНИК ТОКА — ДВИГАТЕЛЬ (ИТ — Д) В послевоенные годы в ведущих лабораториях мира произошел прорыв в области силовой электроники, кардинально изменивший многие

Двигатель не запускается [2]

Двигатель не запускается [2] Рис. 3. Схема включения стартера с помощью дополнительного провода. Рис. 4. Схема проверки наличия напряжения на выводе 50 выключателя зажигания: 1 – штекерная колодка жгута проводов к выключателю зажигания; 2 – наконечник провода вывода 50; 3

Двигатель перегревается

Двигатель детонирует

Предпусковой двигатель

Предпусковой двигатель Устанавливают на некоторых двигателях. Служит предпусковой двигатель для прогрева двигателя зимой, при температуре ниже – 20 градусов. Основные части предпускового двигателя: Рис. Предпусковой подогреватель, 1 – переключатель, 2 – включатель

Источник