|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Latarka z bateriami ładowanymi przez ogniwa słoneczne. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii Nie wiadomo dlaczego, ale za każdym razem, gdy konieczne staje się użycie latarki, baterie w niej okazują się wyczerpane. Zwykła sytuacja? Podobno wielu z nas korzysta z latarki na tyle rzadko, że baterie stopniowo się samorozładowują, w efekcie czego, gdy stają się potrzebne, okazuje się, że już wyczerpały swoją energię. W takim przypadku bezużyteczne baterie manganowo-cynkowe są zastępowane ogniwami niklowo-kadmowymi. Pomysłowe wyjście, aż potrzebna jest latarka i okazuje się, że nie ma w niej żadnych elementów. Dobrze też, jeśli były podłączone do ładowarki od ostatniego użycia lub w skrajnych przypadkach, jeśli można je znaleźć w ciemności. Krótko mówiąc, potrzebujesz latarki, która jest zawsze gotowa do użycia, tzn. baterie w niej muszą być świeżo naładowane. Wymóg ten spełnia latarka ładowana ze słońca. Nie ma potrzeby wyjmowania z niego baterii, są one zawsze naładowane. Urządzenie latarki Sprytnym elementem urządzenia jest sama latarka, która zawiera magnetyczny uchwyt przyciągający wiele metalowych powierzchni. Uchwyt składa się z dwóch prętów magnetycznych wciśniętych w plastikową obudowę. Izolowany drut został przymocowany do każdego magnesu i poprowadzony wewnątrz rurki do elementów. Drugim elementem projektu jest ładowarka zasilana energią słoneczną. Na powierzchni ładowarki zamocowane są dwa stalowe paski, których odległość odpowiada odległości między prętami magnetycznymi latarki. Każda listwa jest podłączona do odpowiedniego wyjścia ładowarki. Kiedy nie jest używana, latarka jest po prostu namagnesowana do stalowych pasków ładowarki. Zapewni to kontakt elektryczny między ładowarką a akumulatorami latarki, które są ładowane za pomocą ogniw słonecznych. Gdy konieczne jest użycie latarki, jest ona wraz ze świeżo naładowanymi akumulatorami „odrywana” od ładowarki. Akumulatory niklowo-kadmowe Baterie niklowo-kadmowe, zwane potocznie ogniwami niklowo-kadmowymi, różnią się nieco od większości ogniw suchych, takich jak bateria manganowo-cynkowa powszechnie stosowana w latarkach. Gdy bateria się rozładowuje, traci część napięcia. Efekt ten przejawia się w jasności żarówki latarki. Gdy bateria się wyczerpuje, blask staje się coraz słabszy, aż całkowicie zanika. Natomiast ogniwa niklowo-kadmowe utrzymują dość stabilne napięcie podczas rozładowania. Można to zobaczyć od stałości blasku do głębokiego naładowania. Po rozładowaniu elementu napięcie na nim szybko spada i żarzenie ustaje. na ryc. 1 dla porównania pokazuje zależność napięcia od stopnia rozładowania elementów obu wymienionych typów. Jak widać, aby określić pozostały czas życia ogniwa manganowo-cynkowego, wystarczy zmierzyć napięcie na nim. W przypadku elementu niklowo-kadmowego nie jest to takie łatwe. Ogniwo rozładowane w 80% wytwarza takie samo napięcie jak ogniwo świeżo naładowane. Tak więc podczas ładowania ogniwa niklowo-kadmowego pojawiają się pewne trudności. Dopóki element nie zostanie całkowicie rozładowany, nie możemy ocenić jego stanu. Ponadto ogniwa niklowo-kadmowe są bardzo wrażliwe na przeładowanie, które może je uszkodzić. Tak więc częściowo rozładowana komórka stawia naprawdę trudne pytanie: ile ładunku może przyjąć?
Ładowanie ogniw niklowo-kadmowych Aby lepiej zrozumieć zasadę działania ładowarki, należy najpierw zapoznać się z działaniem samego ogniwa niklowo-kadmowego. Możesz zacząć rozważać od całkowicie rozładowanego elementu. Aby go naładować, musisz przepuścić przez niego prąd. Ze względu na swoją konstrukcję ogniwo niklowo-kadmowe ma dość dużą rezystancję wewnętrzną, która jest odwrotnie proporcjonalna do ilości ładunku zgromadzonego w ogniwie: im mniejszy ładunek, tym większy opór. Ze względu na obecność rezystancji wewnętrznej część energii prądu ładowania jest zamieniana na ciepło. Dlatego konieczne jest rozpoczęcie ładowania małym prądem, w przeciwnym razie energia rozproszona w rezystancji wewnętrznej w postaci ciepła doprowadzi do uszkodzenia elementu. Wraz ze wzrostem ładunku rezystancja wewnętrzna ogniwa maleje. Im mniejszy opór, tym mniej ciepła jest rozpraszane i tym efektywniej przepływa ładunek ogniwa. Ponadto przez ogniwo można teraz przepuścić większy prąd ładowania, co jeszcze bardziej przyspieszy proces ładowania. W praktyce możliwe jest zakończenie cyklu ładowania przy prądzie znacznie wyższym od prądu początkowego. Jednak regulacja i utrzymanie takiego trybu ładowania jest bardzo trudne. Dla uproszczenia producenci zalecają maksymalny bezpieczny prąd niezależnie od stanu baterii. Dla ogniw dyskowych niklowo-kadmowych prąd ten nie przekracza 330 mA. Nawet całkowicie rozładowane ogniwo o dużej rezystancji wewnętrznej można bez obaw naładować takim prądem. Jednak odpowiedzi na pytanie jeszcze nie otrzymano: jaka ilość ładunku nie zaszkodzi elementowi? Wspomniany powyżej prąd ładowania może być utrzymywany tylko do momentu pełnego naładowania akumulatora. Zwykle trwa to 4 h. Kontynuowanie ładowania grozi przeładowaniem ogniwa, co może doprowadzić do skrócenia żywotności akumulatora lub, co gorsza, zniszczenia ogniwa. Tak więc, jeśli akumulator jest tylko w połowie rozładowany, można go łatwo naładować, nawet o tym nie wiedząc. Dlatego producent zaleca powolne ładowanie. Dla elementu dyskowego prąd ładowania nie powinien przekraczać 100 mA. Dzięki powolnemu ładowaniu możesz ładować ogniwo bez obawy o przeładowanie przez zalecane 14 godzin wymagane do naładowania całkowicie rozładowanego ogniwa. W rzeczywistości możliwe jest ciągłe lekkie ładowanie elementu bez obawy o jego zniszczenie: szybkość ładowania jest dość niska, a nadmiar energii jest łatwo rozpraszany przez element. Ładowarka W tym przypadku zdecydowano się na niski poziom naładowania baterii. Kompletny schemat ładowarki i latarki pokazano na rys. 2. Aby ograniczyć prąd ładowania płynący przez ogniwa niklowo-kadmowe, w obwód włączono żarówkę.
Żarówki z żarnikiem wolframowym mają specyficzną charakterystykę. Zimne włókno ma bardzo niską rezystancję. Gdy żarnik się nagrzewa, jego opór wzrasta ponad 10-krotnie. Włączając taką lampę szeregowo z ogniwami niklowo-kadmowymi, można częściowo skompensować rezystancję wewnętrzną akumulatora. Gdy całkowicie rozładowany akumulator zostanie podłączony do akumulatora słonecznego, proces ładowania przebiega w następujący sposób. Bateria słoneczna wytwarza prąd w obwodzie, który przepływa przez ogniwa niklowo-kadmowe i żarówkę. Prąd jest ograniczony przez całkowitą rezystancję ogniw baterii i żarnika lampy. Na początku większość energii jest pochłaniana przez akumulator ze względu na jego wysoką rezystancję wewnętrzną. Mniejsza część energii jest uwalniana na lampie, ponieważ w tym momencie jej włókno ma stosunkowo niską rezystancję rzędu 7 omów. Niezależnie od rezystancji wewnętrznej, akumulatory niklowo-kadmowe mają własne ograniczenie napięcia 1,5 V na ogniwo. Innymi słowy, całkowite napięcie baterii podczas ładowania w każdych warunkach jest ograniczone do około 3 V. Przy małym oporniku ograniczającym (rezystancja żarnika lampy 7 omów) baterie szybko obniżają napięcie wyjściowe panelu słonecznego do około 3 V. W miarę ładowania akumulatora zmniejsza się jego rezystancja wewnętrzna, co z kolei powoduje wzrost prądu płynącego przez ogniwa i lampę oraz rezystancję lampy. W rzeczywistości lampa rekompensuje utratę rezystancji akumulatora, a prąd ładowania pozostaje mniej więcej stały. Latarka Wraz ze wzrostem rezystancji lampy rośnie napięcie na niej. Ale ponieważ napięcie na akumulatorze jest stałe, prowadzi to do stopniowego wzrostu napięcia wyjściowego panelu słonecznego. Tendencja ta utrzymuje się, dopóki bateria nie zostanie w pełni naładowana. W tym momencie punkt pracy na charakterystyce prądowo-napięciowej panelu słonecznego przesunie się tak, że do lampy ograniczającej prąd zostanie przyłożone napięcie 2 V. Przy tym napięciu rezystancja żarnika wynosi 25 omów, co ogranicza prąd ładowania do 80 mA. Dalszy wzrost prądu lub napięcia nie nastąpi, ponieważ punkt pracy znajduje się na zakrzywieniu krzywej woltoamperowej przetwornicy fotowoltaicznej (rys. 3). Można powiedzieć więcej: prąd ten jest tak mały, że ogniwa niklowo-kadmowe można ładować dowolnie długo.
Oprócz ograniczenia prądu ładowania, lampka jest wskaźnikiem obecności procesu ładowania. Jasna poświata odpowiada dużemu prądowi przepływającemu przez elementy. Słaba poświata lub jej brak wskazuje na prawie brak prądu ładowania. Bateria słoneczna Akumulator 5-woltowy jest świetny z dwóch powodów: 5 woltów wystarcza do naładowania ogniw niklowo-kadmowych, a także pozostawia energię dla lampek kontrolnych. Najprostsza bateria słoneczna, składająca się z 11 elementów, mniej więcej spełnia powyższe wymagania. Do takich urządzeń można zastosować małe elementy w kształcie sierpa, ponieważ są one bardzo tanie i wytwarzają wystarczającą moc. Takie elementy zwykle generują prąd o natężeniu 80-100 mA. Wymagania stawiane baterii słonecznej są dość łagodne, jednak musi ona wraz z lampą zapewniać regulację. Chociaż ogniwo słoneczne mogło generować 5 V przy 80 mA, wybór był dość arbitralny. Jeśli masz panel słoneczny, który generuje 6 V przy 100 mA lub więcej, będzie działał dobrze. Dodatkowe napięcie zostanie rozproszone w lampie, utrzymując prąd na pożądanym poziomie. Konstrukcja ładowarki Podstawa ładowarki wykonana jest z prostokątnego kawałka drewna o wymiarach 5x10 cm2 (wystarczy dowolny krótki klocek). Jeśli wolisz ciepłe odcienie, możesz wybrać blok mahoniowy lub użyć malowanego bloku sosnowego lub świerkowego. Produkt końcowy wygląda jak na rys. 4.
Na przedniej powierzchni podstawy zamocowane są dwa stalowe paski. Każdy materiał magnetyczny będzie działał, na przykład taśma stalowa używana do obramowania drewnianych pojemników. Taka stal jest cienka, elastyczna i dobrze przewodzi prąd. Najpierw przylutuj przewody do spodu pasków, a następnie wywierć dla nich otwory w pręcie. Paski umieszcza się w tej samej odległości co magnesy na latarce i przykleja się do podstawy za pomocą kleju lub żywicy epoksydowej. Jeden z przewodów jest podłączony do baterii słonecznej, drugi jest przylutowany do podstawy lampy. Pozostała moc baterii słonecznej jest przymocowana do zewnętrznej (gwintowanej) części lampki kontrolnej. Na koniec w dolnej części podstawy wierci się otwór o średnicy 0,9 cm, wkłada się i wkleja lampkę sygnalizacyjną. Aby przetestować urządzenie, wystarczy zewrzeć przewodem listwy stykowe, a lampka powinna się zaświecić. Jeśli konwerter fotowoltaiczny jest oświetlony przez słońce, lampa będzie świecić jasno. Finalizacja projektu latarki Na koniec konieczna jest modyfikacja konstrukcji latarki. Zasada jest jasna z rys. 5. Najpierw musisz przymocować elastyczny przewodnik do każdego pręta magnetycznego. Można to zrobić na różne sposoby, w zależności od konstrukcji konkretnej latarki. Możesz lutować przewody używając wystarczającej ilości topnika i uważając, aby nie stopić plastikowej obudowy. Możesz wywiercić otwory w prętach magnetycznych (jeśli oczywiście masz do nich dostęp) i przymocować w nich przewodniki za pomocą małych śrub lub nitów.
Następnie konieczne jest wywiercenie otworu w korpusie latarki, aby przewody można było wciągnąć do środka. Jeśli obudowa latarki jest metalowa, przewody są zabezpieczone osłoną izolacyjną (lub innym odpowiednim elementem), aby zapobiec przetarciu izolacji i zwarciu. Z plastikową latarką oczywiście mniej roboty. Jeden przewód jest przylutowany do środkowego zacisku gniazda lampy latarki, dzięki czemu po ponownym zmontowaniu zapewniony jest ten sam niezawodny kontakt między dodatnim biegunem akumulatora a podstawą lampy (przewód układa się w pewnej odległości od obracających się części) . Drugi przewodnik z pręta magnetycznego poprowadzony jest do podstawy obudowy latarki, gdzie znajduje się sprężyna. Konieczne jest przycięcie go na długość i usunięcie sprężyny. Dioda jest podłączona do obwodu. Zacisk diody oznaczony paskiem jest przylutowany do przewodu, a zacisk anody (nieoznaczony) do sprężyny. Dioda umieszczona jest w pobliżu szerszego końca sprężynki, dzięki czemu nie może zostać uszkodzona przez ściśnięcie. Na diodę nakłada się kawałek elastycznej plastikowej rurki, aby uniknąć zwarcia z korpusem latarki. Dioda ma dwie funkcje. Po pierwsze, zapobiega rozładowaniu akumulatora przez panel słoneczny w nocy. Po drugie, gdy latarka jest podłączona do ładowarki w odwrotnej polaryzacji, dioda nie przepuszcza prądu i chroni akumulatory przed przeładowaniem. Teraz musisz w końcu złożyć latarkę, jest gotowa do pracy. Ładowarkę najlepiej umieścić na ścianie tak, aby soczewka latarki była skierowana w dół i nie była zabrudzona.
Niektóre rekomendacje Upewnij się, że biegunowość jest prawidłowa podczas podłączania latarki do ładowarki. Przy jednej polaryzacji będzie ładunek, przy drugiej nie będzie ładunku z powodu diody blokującej. Jeżeli latarka nie ładuje się, należy zamienić miejscami przewody wychodzące z baterii słonecznej. Jeszcze jedna rada: ogniwa niklowo-kadmowe niestety mają "pamięć", np. pamiętają cykl rozładowania. Załóżmy, że latarka jest używana przez 15 minut dziennie, a następnie ponownie ładowana. Akumulator to zapamięta i będzie „leniwy”. „Poczuje”, że jej dzień pracy to 15 minut. Co się stanie, jeśli latarka będzie potrzebna przez 30 minut lub dłużej? Przestanie działać po 15 minutach! Warto, aby baterie wyczerpały się całkowicie przez 15 minut, a nie wytrzymają dłużej. Aby tego uniknąć, należy okresowo włączać latarkę i całkowicie rozładować akumulatory, a następnie ponownie podłączyć je do ładowarki. Pełne naładowanie baterii powinno wystarczyć na 2 godziny. Autor: Byers T.
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Plus 14 lat do wieku palacza ▪ Nazwany najszybszym zwierzęciem ▪ Nowy sposób na pozyskanie paliwa alternatywnego
▪ sekcja serwisu Twoje historie. Wybór artykułu ▪ artykuł Vek-wilczarz. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Jak połykamy jedzenie? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Piment lekarski. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Lekki i mocny RA. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Card volt (siedem sposobów). Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony