תיבת נגינה על תאים סולאריים. תכנית, תיאור

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

תיבת נגינה על תאים סולאריים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מקורות אנרגיה חלופיים

איזה כוח יכול להכניע חיה זועמת? ובכן, המוזיקה, כמובן! ואין דבר מקסים ומרגיע יותר מהצלילים הנפלאים של מנגינה נשפכת מתיבת נגינה. במשך מאות שנים הלחנים הללו ריתקו גברים, נשים וילדים - ללא יוצא מן הכלל.

תיבת הנגינה המדוברת מופעלת על ידי תאים סולאריים.

כוח מהשמש

כוח מהשמש אינו התכונה הייחודית היחידה של תיבת הנגינה הזו. שלא כמו קודמותיה, תיבת הנגינה הזו אינה מכילה חלקים נעים והיא מופעלת כולה על ידי תאי סיליקון.

תיבות הנגינה המונעות על ידי השמש מהעבר היו רק שיפור על מקבילותיהן המכניות הישנות.

בהם, במקום קפיץ מפעל מסורתי, נעשה שימוש במנוע חשמלי לסיבוב התוף המוזיקלי, שבתורו הופעל באמצעות סוללה סולארית.

בגרסה שלנו של הצעצוע הקלאסי הזה, הכונן המכני מוחלף במיקרו-מעגל סיליקון (שבב). בתוך השבב הזה מאוחסנים כל התווים והמרווחים המוזיקליים הדרושים להשמעת המנגינה. כאשר מוחלים על מעגל החשמל מתאי שמש, תווים נשלפים מזיכרון המיקרו-מעגל ומנגנים על ידי רמקול.

תרשים מעגלים

הצעצוע שלנו משתמש במעגל המשולב 7920 המיוצר על ידי Suwa Seikosha (ה-IC זמין מ- Epson America, Inc., Torrance, CA). המיקרו-מעגל יכול לנגן מנגינה מ-64 תווים המאוחסנים בזיכרון שלו. זה כמעט פי ארבעה ממספר התווים בקופסה מכנית רגילה.

למיקרו-מעגל יש גם גנרטור פנימי המחלץ פתקים ברצף הנדרש. הרכיבים החיצוניים היחידים של התיבה הם מעגל בקרת גובה RC ומגבר סופי. התוכנית המלאה של תיבת הנגינה האלקטרונית מוצגת באיור. 1.

תיבת נגינה עם תאים סולאריים
איור 1

הגובה נקבע על ידי הקבל C1 והנגד R1. שני האלמנטים הללו קובעים את התדר של המחולל הפנימי, שקובע לא רק את גובה הצלילים, אלא גם את קצב המנגינה. לרוע המזל, גובה הגובה והקצב שלובים זה בזה בתיבה שלנו, ושינוי באחד גורם לשינוי בשני. אתה יכול להתנסות עם מקשים וקצבים שונים על ידי שינוי הערך של הנגד R1.

שלב המוצא הוא מגבר כוח פשוט עם שני טרנזיסטורים Q1 ו-Q2. אות המוצא של המיקרו-מעגל דרך הנגד R2 שולט בזרם הבסיס של הטרנזיסטור Q1. מהקולט של הטרנזיסטור הזה, האות המוגבר מוזרם לבסיס הטרנזיסטור Q2, שזרם האספן שלו מזין את הרמקול בהתנגדות של 8 אוהם.

אולי הופתעת מההפעלה החריגה של הטרנזיסטורים Q1 ו-Q2 בשלב הפלט. הוא משמש בגלל מתח האספקה הנמוך של המעגל. העובדה היא שהשבב 7920 מיועד למתח אספקה של 1,5 וולט, שניתן להשיג בקלות מתאי שמש. אבל עבור רוב מעגלי הטרנזיסטור, מתח זה בדרך כלל אינו מקובל.

כדי להשיג רווח גבוה, ניתן לחבר טרנזיסטורים במעגל דרלינגטון, כפי שמוצג באיור. 2. עם זאת, קל לראות שבמקרה זה צמתי הפולטות של שני הטרנזיסטורים מחוברים בסדרה.

תיבת נגינה עם תאים סולאריים
איור 2

מיסודות האלקטרוניקה הרדיופונית, ידוע כי ירידת המתח על פני דיודת סיליקון מוטה קדימה, כלומר צומת הבסיס-פולט בטרנזיסטור, היא 0,7 V. ירידת המתח על פני שני צומת פולטים תהיה כבר 1,4 V. במילים אחרות, נדרש מתח הטיה של לפחות 1,4 וולט של מעגל כזה של שניים.

עם הטיה כזו, רווח האות יהיה קטן ביותר אם הבמה מופעלת ממקור 1,5 V. מתח האספקה הזה פשוט לא מספיק. לפעולה רגילה של שלב ההגברה שלנו, יש צורך לספק חשמל של לפחות 2 וולט, ואפילו טוב יותר 3 וולט.

על ידי חיבור הטרנזיסטורים כפי שמוצג באיור. 1, פתרנו לחלוטין את בעיית הקיזוז הבסיסי. על ידי בידוד שני חיבורי הפולט זה מזה במעגל זה, אנו משתמשים בזרם האספן של טרנזיסטור Q1 כדי לפעול. כאשר שלב כזה מופעל על ידי מקור מתח של 1,5 וולט, תנודת אות הכניסה הנדרשת יכולה להיות יותר מ-0,7 וולט.

מקור הכוח הסולארי למוצר תוצרת בית זה הוא אחד הפשוטים מבין אלו המתוארים בספר זה. הוא כולל שלושה תאים סולאריים המחוברים בסדרה. זו לא סוללה סולארית מוכנה, אלא פשוט כל שלושה אלמנטים.

אבל אל תמהר. לפני שתתחיל להלחים ולחבר יחד את האלמנטים הראשונים שמגיעים לידך, עליך להעלות תחילה כמה עובדות הקשורות למעגל. בממוצע, הכוח הנצרך על ידי תיבת נגינה קטן מאוד. צריכת הזרם הממוצעת היא כ-30 mA. עם זאת, בתחילת השמעת התווים, נצפים עליות זרם משמעותיות. ברגעים אלו, צריכת הזרם מגיעה לפעמים ל-90 mA.

זה משפיע על פעולתם של תאים סולאריים ויוצר אפקט מוזיקלי מעניין.

הבה נבחן תחילה את התופעה עצמה, ולאחר מכן את ההשפעה אליה היא מובילה. תכונה אופיינית של כל הצלילים המופקים על ידי כלי נגינה היא השינוי באמפליטודה במהלך הצליל. משוך אחורה ואז הוריד מיתר גיטרה או הכה במפתח פסנתר. שימו לב למתקפה החדה של הצליל שתשמעו בהתחלה, ואז תהפוך לתנודה דחוסה, אותה מכנים המוזיקאים מצב יציב. זה כל העניין.

ברגע הראשון שבו תו מתחיל להישמע, נוצר שיא חד מאוד של אנרגיה. מחקה כלים אמיתיים, ה-7920 מייצר את הצליל הזה באופן אלקטרוני. כתוצאה מכך, מתרחש גל זרם קצר, אשר נכנס לשלב הסופי, מביא את הטרנזיסטור Q2 למצב כמעט רוויה. המשמעות היא שלפרק זמן קצר, כל הזרם מהתאים הסולאריים זורם דרך נגד העומס של 8 אוהם.

אבל במהלך הזמן הקצר הזה, נקודת הפעולה על הזרם-מתח המאפיין של התא הסולארי משתנה. כתוצאה מכך, לא כמות הזרם שנוצרת מהתאים הסולאריים משתנה (שכן הזרם מגביל את עצמו), אלא מתח המוצא. לזמן קצר מתגלה תפוקת הגנרטור הסולארי כמקוצר, כביכול, ומתח המוצא שלו משתנה בהתאם.

ובכן, עכשיו הרשו לי לומר לכם שמחולל השעון בשבב 7920 רגיש מעט לשינויי מתח. לכן, נפילת מתח בתחילת השמעת התווים מובילה לירידה קצרת טווח בתדר הצליל.

כדי להילחם בתופעה זו, ננקטו האמצעים הבאים. ראשית, גודלם של התאים הסולאריים הוגדל. באמצעות אלמנטים בעלי גודל גדול יותר (מהנדרש), ניתן להשיג ירידה בהשפעה של אפנון קול, עם זאת, עליות מתח (אם כי לא כל כך משמעותיות) עדיין יישארו. ועדיין, כמה צרות נגרמות מחוסר היציבות של העומס של תאים סולאריים, שערכם משתנה למעשה מאינסוף (בהיעדר צליל) לערך קטן כלשהו (כאשר מנגנים תו). למעשה, השינוי הכולל במתח הוא בערך 0,5 וולט או יותר בסך הכל.

שנית, כדי להחליק את התנודות הקטנות הללו, ניתן להתקין קבל C2 במקביל למערך הסולארי. באותו רגע, כאשר המעגל דורש זרם גדול, הקבל C2, על ידי פריקה, מספק את רובו. במהלך הפסקה בין תווים, קבל C2 נטען על ידי תאים סולאריים. בעת שימוש בשני פתרונות המעגלים הללו, ניתן לייצב פחות או יותר את מתח האספקה של המיקרו-מעגל.

בנייה

מחולל המוזיקה מונח על מעגל מודפס, שגודלו מאפשר למקם את המכשיר כולו בנפח קטן, למשל, בקופסה מתחת לעגילים או חפתים.
איור PCB מוצג באיור. 3, ומיקום האלמנטים עליו - באיור. 4.

תיבת נגינה עם תאים סולאריים
איור 3

תיבת נגינה עם תאים סולאריים
איור 4

במהלך ההתקנה, שימו לב שהקבל C2 ממוקם כדי לחסוך במקום לא מלמעלה, אלא מהצד של המוליכים המודפסים. אין למקם את הרמקול, שהוא רמקול גדול מדי של 8 אוהם ממקלט טרנזיסטור, קרוב מדי ללוח המעגל. החיקוי הטוב ביותר של צליל תיבת נגינה מתקבל על ידי שימוש בראש דינמי עם קונוס קשיח עשוי פלסטיק או מתכת.

תיבת נגינה

עכשיו הגיע הזמן לתת לתיבת הנגינה מראה ראוי. תחשוב על זה, ובהחלט תמצא אפשרויות שונות. כמקרה, מתאימה גם קופסת תכשיטים שגדליה יכולים להיות מגוונים מאוד וגם קופסת מטבעות או אפילו טרריום. האפשרויות כאן מוגבלות רק על ידי הדמיון שלך. זכור כי תיבת הנגינה שלנו היא כמעט נצחית, כך שניתן להשתמש בה בדרכים רבות ושונות מקודמותיה המכניות הלא מושלמות.

באופן אישי, בחרתי בקופסת תכשיטים עם מכסה צירים בצורת פסנתר. נראה לי שצורת הפסנתר מתאימה בדיוק רב למטרת תיבת הנגינה. בכל מקרה שתבחרו, ודא שיש לו חלק עליון פתוח או חלון מספיק ברור במכסה כדי להכיל את התאים הסולאריים.

חברו את התאים הסולאריים בסדרה והדביקו אותם לחלק הפנימי של המכסה. לצורך כך עדיף דבק גומי, אבל כל דבק שקוף אחר יעבוד. אם הפאנל הסולארי ממוקם על חלק נע של הקופסה (על מכסה ציר), נתב את חוטי ההובלה כך שתנועתם תהיה מינימלית. במקרה זה, ניתן להשתמש בחוט גמיש.

ניתן למקם את החלק האלקטרוני של המעגל בכל מקום מתאים. עם זאת, הערה זו אינה חלה על הרמקול. כאשר הוא ממוקם בתוך קופסה סגורה, המפזר חייב לתקשר עם החוץ, אחרת לא תשמע כלום. במקרה זה, קדחו מספר חורים בגוף התיבה כנגד הרמקול.

כדי לבדוק את הצעצוע החדש שלך, הנח אותו מתחת למנורה חזקה או חשוף אותו לשמש. ואז החדר יתמלא בצלילים קסומים של מוזיקה.

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

מיקרו-בקרים AVR-DВ עם שלושה מגברים תפעוליים 18.10.2020

סדרה חדשה של מיקרו-בקרים לשימוש כללי מבית Microchip. המשפחה שייכת לקו המכשירים בעלי הביצועים הגבוהים ובנויה על בסיס ליבת הרסיבר, שיכולה כעת לפעול בתדר של 24 מגה-הרץ על פני כל טווח מתחי האספקה. הסדרה מורכבת מ-11 מכשירים בגדלים של זיכרון מ-32 עד 128 קילובייט, באריזות מ-28 עד 64 פינים.

הסדרה נועדה להביא עיבוד אותות אנלוגי, בקרה בזמן אמת ותמיכה בריבוי מתחים על לוח יחיד לתחומים כמו מכשירים תעשייתיים, מכשירי צריכה, רכב ואינטרנט של הדברים.

לראשונה בהיסטוריה של מיקרו-בקרים עם ארכיטקטורת AVR, למכשירים שלושה מגברים תפעוליים, שבזכותם ניתן ליצור שלבי רווח ופונקציות סינון ללא שימוש ברכיבים חיצוניים. ערכת הציוד ההיקפי האנלוגי כוללת גם ADC דיפרנציאלי של 12 סיביות, DAC של 10 סיביות, שלושה השוואות וגלאי אפס אנלוגיים.

הוטמעה טכנולוגיית Multi Voltage I/O (MVIO) החדשנית, המאפשרת ל-UART, SPI או I2C לתקשר עם התקנים חיצוניים הפועלים במתחים שאינם מתח האספקה של המיקרו-בקר. מיושמות גם טכנולוגיות Microchip מתקדמות אחרות, מה שמגדיל את הגמישות והאמינות של המערכת.

ערכת AVR128DB48 Curiosity Nano Evaluation שוחררה כדי להעריך את היכולות של הסדרה החדשה.

מאפיינים של מיקרו-בקרים AVR-DB:

תדר שעון עד 24 מגה-הרץ;
עד 128 KB פלאש, עד 16 KB SRAM, 512 בייטים EEPROM;
עד שלושה מגברים תפעוליים;
ADC דיפרנציאלי של 12 סיביות;
10 סיביות DAC;
שלושה משווים אנלוגיים;
עד שלושה גלאי חציית אפס מתח אנלוגיים - גלאי הצלב אפס (ZCD);
בדיקת תקינות פלאש אוטומטית - CRCSCAN;
מודול לוגיקה ניתן להגדרה - לוגיקה מותאמת אישית ניתנת להגדרה (CCL);
מערכת אירועים התומכת בעד 10 ערוצים;
מודול מתח התייחסות - התייחסות מתח;
ממשקים טוריים: עד 6 x USART, עד 2 x I2C, 2 x SPI;
מיקרו-בקרים זמינים בחבילות:
8 פינים (SSOP, SOIC ו-SPDIP);
32 פינים (VQFN ו-TQFP);
48 פינים (VQFN ו-TQFP);
64 פינים (VQFN ו-TQFP).
טווח מתח אספקה בין 1,8 ל-5,5 וולט;
טווח טמפרטורת עבודה בין -40 ל-125 מעלות צלזיוס.