Sådan kører du et batteri på solenergi: 15 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Dette bidrag følger med et tidligere i 2016, (se her,) men i den mellemliggende periode har der været udvikling i komponenter, der gør jobbet meget lettere og ydelsen forbedret. Teknikkerne, der er vist her, gør det muligt at installere et solcelledrevet ur let på steder som en vinterhave eller en overdækket veranda og muligvis inde i et hus, hvor der er tilstrækkeligt med lys på et eller andet tidspunkt i løbet af dagen, f.eks. Ved et vindue eller en glaseret yderdør, men dette ville blive testet. Brug af et radiostyret ur åbner muligheden for at have et ur, der kan stå uden opsyn i årevis.

Sikkerhed Vær opmærksom på, at en stor superkondensator kan rumme meget energi, og hvis den er kortsluttet, kan den generere nok strøm til at få ledninger til at lyse rødglødende i en kort periode.

Jeg vil tilføje, at de ure, der vises i den første Instructable, stadig kører lykkeligt.

Trin 1: Nye super kondensatorer

Illustrationen ovenfor viser en superkapacitor med en kapacitet på 500 Farads. Disse fås nu billigt på eBay og bruges i bilteknik. De er massivt større end de 20 eller 50 Farad -enheder, der rutinemæssigt er tilgængelige på tidspunktet for min første artikel. Du kan se på billedet, at de er ret store fysisk og ikke vil passe bag de fleste ure og skal huses separat.

Meget vigtigt for vores formål er, at når der oplades op til 1,5 volt, er der nok lagret energi i en 500 Farad -kondensator til at køre et typisk batteriur i cirka tre uger, før spændingen falder til lidt over en volt, og uret stopper. Det betyder, at kondensatoren kan holde uret kørende gennem kedelige perioder om vinteren, når solenergi er en mangelvare og derefter indhente en lys dag.

Det kan også nævnes her, at store udendørs ure er blevet på mode i nyere tid, og disse ville være meget modtagelige for de teknikker, der er vist i artiklen. (Hvorvidt disse udendørs ure vil være robuste nok til at holde udenfor i den lange temperatur er et vigtigt punkt.)

Trin 2: Komponenter påkrævet

Du skal bruge et batteriur. Den, der er vist i denne artikel, er 12 tommer i diameter og er radiostyret fra Anthorn i Storbritannien, der sender på 60 kHz. Det blev købt i en lokal butik.

De andre komponenter er vist på billedet ovenfor.

En 500 Farad super kondensator. (eBay.)

Et 6 Volt 100mA solcelleanlæg. Den her viste er 11 cm x 6 cm og blev hentet fra hr. CPS Solar:

www.cpssolar.co.uk

men bredt tilgængelig på internettet.

De resterende komponenter er bredt tilgængelige fra elektroniske komponentleverandører. Jeg bruger hr. Bitsbox:

www.bitsbox.co.uk/

1 2N3904 silicium NPN transistor. En god arbejdshest, men enhver silicium NPN vil fungere.

4 1N4148 siliciumdiode. Ikke kritisk, men antallet kræves kan variere, se senere tekst.

1 100 x 75 x 40 mm ABS -kabinet. Jeg brugte sort, da solcellen er sort. I mit tilfælde er superkondensatoren lige udstyret med meget lidt spillerum-du skal muligvis gå efter den næste boksstørrelse!

Stykke stripboard. Min blev skåret af et stykke 127x95 mm og giver den rigtige bredde til at passe ind i ABS -boks.

Du skal bruge rød og sort strandet tråd, og til den sidste samling brugte jeg et stykke tomt printkort og fleksibelt silikoneklæbemiddel.

Du skal bruge beskedne værktøjer til elektronisk konstruktion, herunder et loddejern.

Trin 3: Kredsløbet

Superkondensatoren har en maksimal spænding på 2,7 volt. For at køre vores ur kræver vi mellem 1,1 og 1,5 volt. Almindelige batteri elektriske urbevægelser kan tåle spændinger over dette, men radiouret har elektronisk kredsløb, der kan blive uregelmæssigt, hvis forsyningsspændingen er for høj.

Kredsløbet ovenfor viser en løsning. Kredsløbet er i det væsentlige en emitterfølger. Solcelleudgangen påføres kollektoren på 2N3904 -transistoren og til basen via 22k Ohm -modstanden. Fra basen til jorden har vi en kæde på fire 1N4148 siliciumsignaldioder, der, tilført af 22k Ohm -modstanden, resulterer i en spænding på omkring 2,1 Volt på transistorbasen, da hver diode har et fremspændingsfald på omkring en halv volt under disse betingelser. Den resulterende spænding på transistoremitteren, der fodrer superkondensatoren, er omkring den nødvendige 1,5 Volt, da der er et 0,6 Volt spændingsfald i transistoren. Den normale blokeringsdiode, der kræves for at forhindre strøm, der lækker tilbage gennem solcellen, er ikke påkrævet, da transistorens basisemitterforbindelse udfører dette job.

Dette er groft, men meget effektivt og billigt. En enkelt Zener -diode kan erstatte kæden af dioder, men lavspændings Zenere er ikke så bredt tilgængelige som de med højere spænding. Højere eller lavere spændinger kan opnås ved at bruge flere eller færre dioder i kæden eller ved at bruge forskellige dioder med forskellige fremspændingsegenskaber.

Trin 4: Test vores kredsløb 1

Inden vi producerer den sidste 'hårde' version, skal vi teste vores kredsløb for at kontrollere, at alt er godt, og at vi genererer den korrekte spænding til superkondensatoren og, vigtigst af alt, at den genererede spænding ikke kan overstige 2,7 Volt -mærket.

På billedet ovenfor vil du se testkredsløbet, der ligner meget det skematiske vist i det foregående trin, men her er superkondensatoren blevet erstattet med en 1000 microFarad elektrolytkondensator, der har en 47 kOhm modstand parallelt. Modstanden lader spændingen sive væk for at give en opdateret aflæsning, da lysindgangen varierer.

Trin 5: Test vores kredsløb 2

På billedet ovenfor kan du se, hvordan kredsløbet blev kablet i en midlertidig form på et loddet brødbræt med spændingsudgangen målt på et multimeter. Kredsløbet blev lagt nær et vindue med persienner til rådighed for at variere lyset, der når fotocellen.

Multimeteret viser en tilfredsstillende 1,48 Volt, som varierede plus eller minus 0,05 Volt, da lysindgangen varierede. Det er præcis det, der kræves, og denne samling af komponenter kan bruges.

Hvis resultatet ikke er korrekt, er det på dette trin, at du kan tilføje eller fjerne dioder fra kæden for at øge eller reducere udgangsspændingen eller eksperimentere med forskellige dioder med forskellige fremadgående egenskaber.

Trin 6: Skær Stripboard

I mit tilfælde var dette meget let, da båndet har en bredde på 127 mm, og et stykke blev savet til at passe ind i listerne på ABS -boksen.

Trin 7: Forbered din solcelle

Med nogle solarrays kan du opleve, at røde og sorte ledninger allerede er loddet til kontakterne på solcellen, ellers loddes en længde af sortstrenget ledning til solcellens negative forbindelse og en lignende længde af rødstrenget ledning til positiv forbindelse. For at forhindre, at forbindelserne trækkes væk fra solpanelet under konstruktionen, forankrede jeg ledningen til solcellekroppen ved hjælp af fleksibel silikone lim og lod den stå.

Trin 8: Påfør solcelle på ABS -boks

Bor et lille hul i bunden af ABS -boksen til tilslutningsledningerne. Påfør fire store klatter silikone lim som vist, før forbindelsesledningerne gennem hullet og påfør forsigtigt solcellen. Solcellen vil være stolt af ABS-boksen, så forbindelsesledningerne kan passere nedenunder, så de store klatter lim skal være store-det vil være meget rodet at ændre mening på dette tidspunkt! Lad den stå.

Trin 9: Undersøg dit arbejde

Du skulle nu have noget som resultatet på billedet ovenfor.

Trin 10: Bor et hul for strømmen til at forlade solenergimodulet

På dette stadium skal vi tænke fremad og overveje, hvordan strømmen forlader kraftenheden og føder op til uret, og vi skal bore et hul i ABS -boksen for at tillade dette. Billedet ovenfor viser, hvordan jeg gjorde det, men jeg kunne have gjort det bedre ved at gå mere mod midten og dermed placere ledningerne i en mindre synlig position. Dit ur vil sandsynligvis være anderledes, så tilbud kraftenheden op til det og find ud af den bedste position til dit hul, som skal bores nu, før kassen monteres med de forskellige komponenter.

Trin 11: Lodde komponenterne til Stripboard

Lod lod komponenterne til stribetavlen som på billedet ovenfor. Kredsløbet er enkelt, og der er masser af plads til at sprede komponenterne om. Tillad gerne loddetøjet at bygge bro mellem to rækker kobber for forbindelserne til jord, positve og output. Moderne stripboard er temmelig sart, og hvis du bruger for lang tid på at lodde og aflodde, kan sporene løfte sig.

Trin 12: Saml solenergienheden

Ved at bruge sort og rød strandet ledning og nøje observere polaritet forbinder solpanelledningerne til båndet og udgangseffekten til superkondensatoren og derefter fremstilles et par 18 tommer ledninger, der i sidste ende vil forbinde til uret. Brug nok ledning til at tillade montering lige uden for boksen. Sæt nu stripboard-enheden ind i slidserne på ABS-boksen, og følg med superkondensatoren ved hjælp af Blu-Tack-puder til at holde enheden på plads. Af sikkerhedshensyn skal du bruge malertape til at holde de bare ender af outputledningerne adskilt for at forhindre dem i at kortslutte. Lem forsigtigt den overskydende ledning ind i den resterende plads i æsken, og skru derefter låget på.

Trin 13: Tilslut enheden til uret

Hvert ur vil være anderledes. I mit tilfælde var ægteskab med uret til solcelleenheden simpelthen et spørgsmål om at bruge et stykke almindeligt enkeltsidet printkort, cirka fire og et halvt med to tommer limet til uret og solpanelet med silikone lim og lad det sætte. Gulvlaminat kan være tilstrækkeligt. Tilslut ikke enheden endnu, men anbring uret plus solpanelet i sollys eller et lyst sted, og lad superkondensatoren oplade op til 1,4 volt.

Når kondensatoren er opladet, tilsluttes ledningerne til uret ved hjælp af en længde af træpindel til at holde forbindelserne i. Uret skal nu køre.

Bemærk på det medfølgende billede, at de løse ledninger er blevet ryddet op med et par Blu-Tack klatter.

Trin 14: Færdig

Billedet ovenfor viser mit ur kører lykkeligt i vores udestue, hvor det skal køre og ved at klare otte timers vinterdage og 'foråret falder tilbage'. Forsyningsspændingen måler 1,48 volt på trods af at vi har været forbi efterårsjævndøgn med afkortende dage.

Denne opsætning kan muligvis installeres inde i huset, men det skulle være genstand for forsøg. Der er en tendens til, at huse i Storbritannien har mindre vinduer i disse dage, og det omgivende lys kan være lidt svagt, men kunstigt lys kan rette op balancen.

Trin 15: Nogle sidste tanker

Nogle kan påpege, at batterier er meget billige, så hvorfor gider? Ikke et let spørgsmål at besvare, men for mig er det tilfredsheden ved at starte noget op, der kan køre uden opsyn i årevis og muligvis et fjernt og utilgængeligt sted.

Et andet gyldigt spørgsmål er "Hvorfor ikke bruge en Ni/Mh genopladelig celle i stedet for superkondensatoren?". Dette ville fungere, elektronikken kunne være meget enklere, og 1,2 Volt -driftsspændingen i en sådan celle ville næsten betjene minimumsspændingskravet for et batteriur. Imidlertid har genopladelige celler et begrænset liv, hvorimod vi håber, at superkondensatorer får det liv, som vi forventer af enhver anden elektronisk komponent, selvom det stadig er at se.

Dette projekt har vist, at superkondensatorerne af høj værdi, der nu bruges i bilteknik, let kan oplades ved hjælp af solenergi. Dette kan åbne en række muligheder:

Fjernapplikationer som f.eks. Radiofyr, hvor alt inklusive solcellen sikkert kan opbevares i et robust glashus, f.eks. En sød krukke.

Perfekt til kredsløb af Joule Thief -type med en superkondensator, der muligvis leverer et antal kredsløb samtidigt.

Superkondensatorer kan let forbindes parallelt som alle kondensatorer, og det er også muligt at placere to i serie uden komplikationer af balanceringsmodstande. Jeg kan se muligheden for at have tilstrækkeligt med disse sidstnævnte enheder parallelt til at oplade en mobiltelefon, for eksempel meget hurtigt via en proprietær trin -up -spændingsomformer.