פנס עם סוללות נטענות על ידי תאים סולאריים. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

פנס עם סוללות נטענות מתאי שמש. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מקורות אנרגיה חלופיים

לא ידוע למה, אבל בכל פעם שיש צורך להשתמש בפנס, הסוללות בו מתבררות כחסרות. מצב שכיח? ככל הנראה, רבים מאיתנו משתמשים בפנס לעתים רחוקות כל כך עד שהסוללות מתרוקנות מעצמן בהדרגה, וכתוצאה מכך, כשיש צורך בהן, מתברר שהן כבר מיצו את האנרגיה שלהן.

במקרה זה, סוללות מנגן-אבץ בלתי שמישות מוחלפות בתאי ניקל-קדמיום. פתרון גאוני עד שתצטרכו פנס ותגלו שהאלמנטים חסרים. זה טוב אם הם היו מחוברים למטען מאז הפעם האחרונה שהם היו בשימוש, או לפחות אם אתה יכול למצוא אותם בחושך.

בקיצור, צריך פנס שתמיד מוכן לשימוש, כלומר הסוללות שלו חייבות להיות טעונות טריות. פנס נטען מהשמש עונה על דרישה זו. אין צורך להוציא ממנו את הסוללות, הן תמיד במצב טעון.

מכשיר פנס

החלק החכם במכשיר הוא הפנס עצמו, הכולל מחזיק מגנטי המושך למשטחי מתכת רבים. המחזיק מורכב משני מוטות מגנטיים הנלחצים לתוך מארז פלסטיק. חוט מבודד הוצמד לכל מגנט והועבר בתוך הצינור אל האלמנטים.

החלק השני של העיצוב הוא המטען המופעל באמצעות אנרגיה סולארית. על פני המטען ישנן שתי פסי פלדה, שהמרחק ביניהן מתאים למרחק בין המוטות המגנטיים של הפנס. כל פס מחובר למסוף המתאים של המטען. כאשר אינו בשימוש, הפנס פשוט ממוגנט לרצועות הפלדה של המטען. זה יבטיח מגע חשמלי בין המטען לסוללות הפנס, הנטענות מתאי שמש. כאשר יש צורך להשתמש בפנס, הוא, יחד עם הסוללות הטעונות טריות, "נתלש" מהמטען.

סוללות ניקל-קדמיום

סוללות ניקל-קדמיום, המכונה בדרך כלל תאי ניקל-קדמיום, שונות במקצת מרוב התאים היבשים, כגון סוללת מנגן-אבץ הנפוצה בפנסים. כשהסוללה מתרוקנת, היא מאבדת חלק מהמתח שלה. אפקט זה מתבטא בבהירות של נורת הפנס. ככל שהסוללה מתרוקנת, הזוהר הופך יותר ויותר עמום עד שהוא מפסיק לחלוטין.

לעומת זאת, תאי ניקל-קדמיום מחזיקים את המתח די יציב במהלך הפריקה. ניתן לראות זאת מקביעות הזוהר ועד למטען עמוק. לאחר פריקת האלמנט, המתח עליו יורד במהירות והזוהר נפסק. על איור. 1 לשם השוואה מראה את התלות של המתח במידת הפריקה של האלמנטים משני הסוגים שהוזכרו.

כפי שאתה יכול לראות, כדי לקבוע את שאר החיים של תא מנגן-אבץ, אתה פשוט צריך למדוד את המתח על פניו. עבור תא ניקל-קדמיום זה לא כל כך קל לעשות. תא שפרוק ב-80% מייצר את אותו מתח כמו תא שנטען לאחרונה.

לפיכך, בעת טעינת תא ניקל-קדמיום, נוצרת מורכבות מסוימת. עד שהאלמנט יפרק לחלוטין, לא נוכל לשפוט את מצבו. בנוסף, תאי ניקל-קדמיום רגישים מאוד לטעינת יתר שעלולה לפגוע בהם. אז תא משוחרר חלקית מציב שאלה ממש קשה: כמה מטען הוא יכול לקבל?

פנס המופעל באמצעות שמש
איור 1

טעינת תאי ניקל קדמיום

כדי להבין טוב יותר את עקרון הפעולה של המטען, תחילה עליך להכיר את פעולת תא הניקל-קדמיום עצמו. אתה יכול להתחיל את השיקול עם אלמנט משוחרר לחלוטין. כדי לטעון אותו, אתה צריך להעביר זרם דרכו.

בשל עיצובו, לתא ניקל-קדמיום התנגדות פנימית גבוהה למדי, אשר עומדת ביחס הפוך לכמות המטען שנצברת בתא: ככל שהמטען נמוך יותר, כך ההתנגדות גבוהה יותר.

בשל נוכחות התנגדות פנימית, חלק מהאנרגיה של זרם הטעינה מומרת לחום. לכן, יש צורך להתחיל את המטען עם זרם קטן, אחרת האנרגיה המתפזרת בהתנגדות הפנימית בצורה של חום תוביל לכשל של האלמנט.

ככל שהמטען גדל, ההתנגדות הפנימית של התא פוחתת. ככל שההתנגדות נמוכה יותר, כך מתפזר פחות חום והמטען של התא זורם בצורה יעילה יותר. בנוסף, כעת ניתן להעביר יותר זרם טעינה דרך התא, מה שיאיץ עוד יותר את תהליך הטעינה. בפועל, ניתן להשלים את מחזור הטעינה בזרם גבוה משמעותית מהזרם ההתחלתי.

עם זאת, קשה מאוד לווסת ולתחזק מצב טעינה כזה. למען הפשטות, היצרנים ממליצים על הזרם הבטוח המרבי ללא קשר למצב הסוללה.

עבור תאי ניקל-קדמיום דיסק, זרם זה אינו עולה על 330 mA. אפילו תא משוחרר לחלוטין עם התנגדות פנימית גבוהה ניתן לטעון בזרם כזה ללא חשש. אולם טרם התקבלה התשובה לשאלה: מהו גובה החיוב שלא יפגע באלמנט?

זרם הטעינה שהוזכר לעיל יכול להישמר רק עד שהסוללה תיטען במלואה. זה לוקח בדרך כלל 4 שעות.אם ממשיכים בטעינה, קיימת סכנה של טעינת יתר של התא, מה שעלול להוביל לירידה בחיי הסוללה או, גרוע מכך, להרס התא. לפיכך, אם הסוללה ריקה רק למחצה, ניתן להטעין אותה בקלות מבלי לדעת זאת.

זו הסיבה שהיצרן ממליץ על טעינה איטית. עבור רכיב דיסק, זרם הטעינה לא יעלה על 100 mA. בטעינה איטית ניתן להטעין את התא ללא חשש מטעינת יתר למשך 14 השעות המומלצות הנדרשות לטעינת תא שפרוק במלואו. למעשה, ניתן להטעין כל הזמן את היסוד בקלילות ללא חשש מהרס שלו: קצב הטעינה נמוך למדי ועודפי האנרגיה מתפזרים בקלות על ידי היסוד.

מטען סוללה

במקרה זה, הוחלט לבחור בקצב טעינת סוללה נמוך. תרשים שלם של המטען והפנס מוצג באיור. 2. כדי להגביל את זרם הטעינה הזורם בתאי ניקל-קדמיום, נכללה במעגל מנורת ליבון.

פנס המופעל באמצעות שמש
איור 2

למנורות ליבון עם חוט טונגסטן יש מאפיין ספציפי. נימה קרה בעלת עמידות נמוכה מאוד. ככל שהנימה מתחממת, ההתנגדות שלו עולה ביותר מפי 10. על ידי חיבור מנורה כזו בסדרה עם אלמנטים ניקל-קדמיום, אתה יכול לפצות חלקית על ההתנגדות הפנימית של הסוללה.

כאשר מחברים סוללה ריקה לחלוטין לפאנל סולארי, תהליך הטעינה מתרחש באופן הבא. הסוללה הסולארית יוצרת זרם במעגל הזורם דרך תאי הניקל-קדמיום ומנורת הליבון. הזרם מוגבל על ידי ההתנגדות הכוללת של תאי הסוללה וחוט המנורה.

בהתחלה רוב האנרגיה נספגת בסוללה בגלל ההתנגדות הפנימית הגבוהה שלה. חלק קטן יותר מהאנרגיה משתחרר במנורה, שכן ברגע זה ללהט שלה יש התנגדות נמוכה יחסית של כ-7 אוהם.

ללא קשר להתנגדות פנימית, לסוללות ניקל-קדמיום יש מגבלת מתח אינהרנטית של 1,5 וולט לתא. במילים אחרות, המתח הכולל על פני הסוללה במהלך הטעינה מוגבל לכ-3 וולט בכל התנאים. עם נגד מגביל קטן (התנגדות נימה מנורה של 7 אוהם), הסוללות מפחיתות במהירות את מתח המוצא של התא הסולארי לכ-3 וולט. .

ככל שהסוללה נטענת, ההתנגדות הפנימית שלה יורדת, מה שבתורו גורם לעלייה של הזרם הזורם דרך תאי הסוללה ודרך המנורה, כמו גם להתנגדות המנורה. למעשה, המנורה מפצה על אובדן ההתנגדות של הסוללה, וזרם הטעינה נשאר פחות או יותר קבוע.

פָּנָס

ככל שההתנגדות של המנורה עולה, המתח עליה גדל. אבל מכיוון שמתח הסוללה קבוע, הדבר גורם למתח המוצא של התא הסולארי לעלות בהדרגה.

מגמה זו נמשכת עד שהסוללה טעונה במלואה. בשלב זה, נקודת ההפעלה במאפיין מתח הזרם של התא הסולארי תוסט כך שמתח של 2V יופעל על המנורה המגבילה הזרם. במתח זה, התנגדות הנימה היא 25 אוהם, המגבילה את זרם הטעינה ל-80 mA. לא תתרחש עלייה נוספת בזרם או במתח, מכיוון שנקודת ההפעלה נמצאת בעיקול בעקומת המתח של הממיר הפוטואלקטרי (איור 3). אפשר לומר יותר: הזרם הזה כל כך קטן עד שאלמנטים של ניקל-קדמיום יכולים להישאר תחת טעינה כל עוד רוצים.

פנס המופעל באמצעות שמש
איור 3

בנוסף להגבלת זרם הטעינה, המנורה מהווה אינדיקטור לתהליך הטעינה. הזוהר הבהיר מתאים לזרם גדול שזורם דרך אלמנטים. זוהר חלש או היעדרו מעיד על כמעט ללא זרם טעינה.

סוללה סולארית

סוללת 5 וולט מצוינת משתי סיבות: 5 וולט מספיקים כדי לטעון את תאי הניקל-קדמיום, ועדיין נשאר כוח לנורות התצוגה.

הסוללה הסולארית הפשוטה ביותר, המורכבת מ-11 תאים, עונה פחות או יותר על הדרישות הנ"ל. עבור מכשירים כאלה, ניתן להשתמש באלמנטים קטנים בצורת סהר, מכיוון שהם זולים מאוד ומפתחים כוח מספיק. אלמנטים כאלה יוצרים בדרך כלל זרם של 80-100 mA.

הדרישות לסוללה סולארית הן מתונות למדי, אולם היא חייבת, יחד עם המנורה, לספק ויסות. למרות שהתא הסולארי יכול לייצר 5 וולט ב-80 mA, הבחירה הייתה די שרירותית.

אם יש לך תא סולארי שמייצר 6V ב-100mA או יותר, זה יעבוד בסדר גמור. המתח הנוסף יתפזר על פני המנורה, תוך שמירה על הזרם ברמה הנדרשת.

עיצוב מטען

בסיס המטען עשוי מחתיכת עץ מלבנית בגודל 5X10 סמ"ר (כל פיסת עץ קצרה תתאים). אם אתה מעדיף גוונים חמים, אתה יכול לבחור בלוק מהגוני או להשתמש בגוש אורן או אשוח צבוע. המוצר הסופי נראה כפי שמוצג באיור. 2.

פנס המופעל באמצעות שמש
איור 4

שני פסי פלדה קבועים על המשטח הקדמי של הבסיס. כל חומר מגנטי יתאים, כמו סרט פלדה המשמש לעריכת מיכל עץ. פלדה זו היא דקה, אלסטית והיא מוליך חשמל טוב.

ראשית, עליך להלחים את המוליכים לצדדים התחתונים של הרצועות, ולאחר מכן לקדוח חורים עבורם בסרגל. הרצועות ממוקמות באותו מרחק כמו המגנטים על הפנס ומודבקות לבסיס בדבק או שרף אפוקסי.

אחד המוליכים מחובר לסוללה הסולארית, השני מולחם לבסיס המנורה. הכבל שנותר של התא הסולארי מחובר לחלק החיצוני (המוברג) של מנורת החיווי. לבסוף קודחים חור בקוטר 0,9 ס"מ בחלק התחתון של הבסיס, מכניסים לתוכו מנורת איתות ומודבקים.

כדי לבדוק את המכשיר, אתה פשוט צריך לקצר את רצועות המגע עם חוט, והמנורה צריכה להידלק. אם הממיר הפוטו-וולטאי מואר בשמש, המנורה תאיר בבהירות.

סיום עיצוב הפנס

לבסוף, יש צורך לשנות את עיצוב הפנס. העיקרון ברור מאיור. 5. ראשית עליך לחבר מוליך גמיש לכל מוט מגנטי. ניתן לעשות זאת בדרכים שונות, בהתאם לעיצוב הפנס המסוים. אתה יכול להלחים את המוליכים באמצעות מספיק שטף ולהיזהר לא להמיס את מעטפת הפלסטיק. ניתן לקדוח חורים במוטות המגנטיים (אם כמובן יש לכם גישה אליהם) ולאבטח בהם את המוליכים בעזרת ברגים קטנים או מסמרות.

פנס המופעל באמצעות שמש
איור 5

לאחר מכן, יש צורך לקדוח חור בגוף הפנס כדי שניתן יהיה למשוך את המוליכים פנימה. אם גוף הפנס הוא מתכתי, המוליכים מוגנים באמצעות שרוול מבודד (או אלמנט מתאים אחר) למניעת שחיקת בידוד וקצר חשמלי. עם פנס פלסטיק יש, כמובן, פחות עבודה.

מוליך אחד מולחם למסוף המרכזי של שקע מנורת הפנס, כך שלאחר ההרכבה מחדש, מובטח אותו מגע אמין בין המסוף החיובי של הסוללה לבסיס המנורה (המוליך מונח במרחק מסוים מהחלקים המסתובבים).

המוליך השני מהמוט המגנטי מועבר לבסיס גוף הפנס, שם נמצא הקפיץ. יש צורך לחתוך אותו לאורך ולהסיר את הקפיץ. דיודה מחוברת למעגל. עופרת הדיודה המסומנת ברצועה מולחמת למוליך, והעופרת האנודה (לא מסומנת) מולחמת לקפיץ. הדיודה ממוקמת ליד הקצה הרחב יותר של הקפיץ, כך שהיא לא יכולה לפגוע בה בעת דחיסה. חתיכת צינור פלסטיק גמיש מונחת מעל הדיודה כדי למנוע קצר חשמלי לגוף הפנס.

הדיודה מבצעת שתי פונקציות. ראשית, זה מונע מהסוללה להתרוקן דרך הפאנל הסולארי בלילה. שנית, כאשר מחברים את הפנס למטען בקוטביות הפוכה, הדיודה לא תאפשר לזרם לעבור ותגן על הסוללות מפני טעינת יתר.

עכשיו אתה צריך סוף סוף להרכיב את הפנס, הוא מוכן לשימוש. עדיף להניח את המטען על הקיר כך שעדשת הפנס פונה כלפי מטה ולא תהיה מלוכלכת.

פנס המופעל באמצעות שמש

כמה המלצות

יש צורך לוודא כי הקוטביות נשמרת בעת חיבור הפנס למטען. בקוטביות אחת יהיה מטען, בשנייה לא יהיה מטען בגלל דיודה החסימה.

אם הפנס אינו נטען, עליך להחליף את המוליכים המגיעים מהסוללה הסולארית.

עוד עצה אחת: לתאי ניקל-קדמיום, למרבה הצער, יש "זיכרון", למשל הם יכולים לזכור את מחזור הפריקה. נניח שהפנס משמש 15 דקות ביום ואז נטען שוב. הסוללה תזכור זאת ותהיה "עצלה".

"יראה" לה שיום העבודה שלה הוא 15 דקות. מה קורה אם אתה צריך את הפנס למשך 30 דקות או יותר? זה יפסיק לעבוד לאחר 15 דקות! לאחר שהסוללות עבדו לחלוטין במשך 15 דקות, הן יסרבו להחזיק מעמד זמן רב יותר.

כדי להימנע מכך, עליך להדליק מדי פעם את הפנס ולפרוק לחלוטין את הסוללות, ולאחר מכן לחבר אותן שוב למטען. טעינה מלאה של הסוללות אמורה להימשך שעתיים.

מחבר: ביירס ט.

ראה מאמרים אחרים סעיף מקורות אנרגיה חלופיים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

נסיעה בין עירונית ברכב 30.06.2021

המכונית המעופפת AirCar ביצעה את הטיסה הראשונה למרחקים ארוכים עבור סוג זה של רכב.

הטיסה בת 35 דקות מניטרה לברטיסלבה בוצעה ב-28 ביוני. המרחק בין ערים אלה הוא 96 ק"מ, אשר, בהתחשב בהתנחלויות המתרחשות, מתורגם לכשעה נסיעה ברכב. טיסה במכונית, כפי שאנו רואים, מהירה כמעט פי שניים.

תהליך הפיכת AirCar ממצב המטוס שלה למצב מכונית אורך כשלוש דקות.

במתכונתו הנוכחית, ה-AirCar Prototype 1 מצוידת במנוע BMW בהספק של 160 כ"ס. יש גם מצנח. המכונה כבר הראתה את היכולת לטוס בגבהים של עד 2500 מ' במהירויות של עד 190 קמ"ש.

AirCar Prototype 2 יקבל מנוע 300 כ"ס. ותעודת EASA CS-23. מכשיר כזה יוכל לנוע באוויר במהירויות של עד 300 קמ"ש עם טווח טיסה של עד 1000 ק"מ.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מכונית היפר חשמלית Lotus Evija

▪ הזמן על פני כדור הארץ זורם אחרת

▪ רשת סיבים אופטיים כמנבא רעידת אדמה

▪ רַחֶפֶת

▪ חיידקים מוזהבים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר בית, חלקות בית, תחביבים. בחירת מאמרים

▪ מאמר הוראות להגנה על העבודה בעת עבודה עם מחשב ומסופי תצוגת וידאו

▪ מאמר אילו חרקים יכולים לגרום לעכבישים לבנות רשת יוצאת דופן? תשובה מפורטת

▪ מאמר קשר דם. עצות לטיול

▪ מאמר שקע מבוקר רדיו. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר פקק כועס. פוקוס סוד

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר