Motori diellor i Pashkëve: 7 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:35

Një motor diellor është një qark që merr dhe ruan energjinë elektrike nga qelizat diellore, dhe kur të grumbullohet një sasi e paracaktuar, ai ndizet për të drejtuar një motor ose një aktivizues tjetër. Një motor diellor nuk është me të vërtetë një 'motor' në vetvete, por ky është emri i tij nga përdorimi i vendosur. Ai siguron forcë motivuese dhe funksionon në një cikël të përsëritur, kështu që emri nuk është një keqinomer i plotë. Virtyti i tij është se siguron energji mekanike të përdorshme kur janë të pranishme vetëm nivele të pakta ose të dobëta të dritës së diellit, ose dritë artificiale të dhomës. Ajo korr ose mbledh, si të thuash, tufa me energji të shkallës së ulët derisa të ketë mjaftueshëm për një energji që jep ushqim për një motor. Dhe kur motori ka shpenzuar shërbimin e energjisë, qarku i motorit diellor kthehet në mënyrën e tij të grumbullimit. Shtë një mënyrë ideale për të ndezur me ndërprerje modele, lodra ose pajisje të tjera të vogla në nivele shumë të ulëta të dritës. Ideashtë një ide e mrekullueshme e cila u mendua dhe u reduktua në praktikë nga një Mark Tilden, një shkencëtar në Laboratorin Kombëtar Los Alamos. Ai doli me një qark të thjeshtë motorik diellor me dy tranzistorë, i cili bëri të mundur robotët e vegjël me energji diellore. Që atëherë, një numër entuziastësh kanë menduar për qarqet e motorëve diellorë me karakteristika dhe përmirësime të ndryshme. Ai i përshkruar këtu është vërtetuar se është shumë i gjithanshëm dhe i fuqishëm. Isshtë emëruar pas ditës në të cilën diagrami i qarkut të saj u finalizua dhe u fut në Fletoren e Punëtorisë të Autorit, E Diela e Pashkëve, 2001. Gjatë viteve që nga ajo kohë, autori ka bërë dhe testuar disa duzina në aplikime dhe mjedise të ndryshme. Punon mirë në dritë të ulët ose të lartë, me kondensatorë të mëdhenj magazinimi ose të vegjël. Dhe qarku përdor vetëm përbërës të zakonshëm elektronikë diskrete: dioda, transistorë, rezistorë dhe një kondensator. Ky udhëzues përshkruan qarkun bazë të Motorit të Pashkëve, si funksionon, sugjerimet e ndërtimit dhe tregon disa aplikacione. Supozohet një njohje themelore me elektronikën dhe lidhjen e qarqeve. Nëse nuk keni bërë diçka të tillë, por jeni të etur për të shkuar, do të ishte mirë që së pari të merreni me diçka më të thjeshtë. Ju mund të provoni FLED Solar Engine në Instructables ose "Solar Powered Symet" të përshkruar në librin "Junkbots, Bugbots, & Bots on Wheels", i cili është një hyrje e shkëlqyer për të bërë projekte të tilla si ky.

Hapi 1: Qarku i Motorit të Pashkëve

Ky është diagrami skematik për motorin e Pashkëve së bashku me një listë të përbërësve elektronikë që e përbëjnë atë. Dizajni i qarkut u frymëzua nga "Motori Diellor Micropower" nga Ken Huntington dhe "Suneater I" nga Stephen Bolt. E zakonshme me ta, motori i Pashkëve ka një seksion shkrepës-fikës me dy tranzistorë, por me një rrjet rezistence paksa të ndryshëm që i lidh ato. Ky seksion konsumon shumë pak energji në vetvete kur aktivizohet, por lejon që të nxirret rrymë e mjaftueshme për të drejtuar një transistor të vetëm që ndez një ngarkesë tipike të motorit. Ja se si funksionon motori i Pashkëve. Qeliza diellore SC ngadalë ngarkon kondensatorin e magazinimit C1. Transistorët Q1 dhe Q2 formojnë një shkas të fiksimit. Q1 nxitet kur tensioni i C1 arrin nivelin e përcjellshmërisë përmes vargut të diodës D1-D3. Me dy dioda dhe një LED siç tregohet në diagram, tensioni i këmbëzës është rreth 2.3V, por mund të futen më shumë dioda për të ngritur këtë nivel nëse dëshironi. Kur Q1 ndizet, baza e Q2 tërhiqet lart përmes R4 për ta ndezur atë gjithashtu. Pasi të jetë ndezur, ai mban rrymën bazë përmes R1 deri në Q1 për ta mbajtur atë të ndezur. Dy tranzistorët janë fiksuar kështu derisa tensioni i furnizimit nga C1 të bjerë në rreth 1.3 ose 1.4V. Kur të dy Q1 dhe Q2 janë fiksuar, baza e tranzistorit QP "fuqia" tërhiqet poshtë përmes R3, duke e ndezur atë për të drejtuar motorin M, ose pajisje të tjera ngarkese. Rezistori R3 gjithashtu kufizon rrymën bazë përmes QP, por vlera e treguar është e përshtatshme për të ndezur ngarkesën mjaft fort për shumicën e qëllimeve. Nëse dëshirohet një rrymë prej më shumë se 200mA në ngarkesë, R3 mund të zvogëlohet dhe një transistor më i rëndë mund të përdoret për QP, siç është një 2N2907. Vlerat e rezistorëve të tjerë në qark u zgjodhën (dhe u testuan) për të kufizuar rrymën e përdorur nga shulja në një nivel të ulët.

Hapi 2: Paraqitja e Stripboard

Një mishërim shumë kompakt i motorit të Pashkëve mund të ndërtohet në shirita të zakonshëm siç tregohet në këtë ilustrim. Kjo është një pamje nga ana e komponentit me gjurmët e shiritit të bakrit më poshtë të treguar me ngjyrë gri. Bordi është vetëm 0.8 "me 1.0", dhe vetëm katër prej gjurmëve duhet të priten siç tregohet nga rrathët e bardhë në këngë. Qarku i përshkruar këtu ka një LED të gjelbër D1 dhe dy dioda D2 dhe D3 në vargun e këmbëzës për një tension ndezjeje prej rreth 2.5V. Diodat janë të vendosura drejt me fundin e katodës lart, domethënë të orientuar drejt shiritit të autobusit negativ në skajin e djathtë të tabelës. Një diodë shtesë mund të instalohet lehtësisht në vend të kërcyesit të treguar nga D1 në D2 për të përplasur pikën e ndezjes. Tensioni i fikjes gjithashtu mund të rritet siç përshkruhet në hapin tjetër. Sigurisht, mund të përdoren formate të tjera të bordit. Fotografia e katërt më poshtë tregon një motor të Pashkëve të ndërtuar në një dërrasë të vogël prototipi për qëllime të përgjithshme. Nuk është aq kompakt dhe i rregullt sa paraqitja e dërrasës, por nga ana tjetër lë shumë hapësirë për të punuar dhe hapësirë për shtimin e diodave ose kondensatorëve të shumtë të ruajtjes. Dikush mund të përdorë edhe tabelë fenolike të thjeshtë të shpuar me lidhjet e nevojshme të lidhura dhe të lidhura më poshtë.

Hapi 3: Shkaktoni tensionet

Kjo tabelë tregon tensionet e përafërt të ndezjes për kombinime të ndryshme të diodave dhe LED që janë provuar në vargun e këmbëzës të motorëve të ndryshëm të Pashkëve. Të gjitha këto kombinime të shkaktarëve mund të përshtaten në paraqitjen e stripboard-it të hapit të mëparshëm, por kombinimi me 4 dioda dhe 1 LED do të duhej të kishte një bashkim diodë-diodë të ngjitur mbi tabelë. LED -të e përdorur në matjen e tabelës ishin të kuqe të vjetra me intensitet të ulët. Shumica e LED -ve të tjera të reja të kuqe që janë provuar funksionojnë njësoj, me ndoshta një ndryshim prej vetëm rreth plus ose minus 0.1V në nivelin e tyre të shkrepjes. Ngjyra ka një ndikim: një LED jeshil dha një nivel shkas prej rreth 0.2V më të lartë se një e kuqe e krahasueshme. Një LED i bardhë pa dioda në seri dha një pikë ndezjeje prej 2.8V. LEDs ndezës nuk janë të përshtatshëm për këtë qark të motorit. Një tipar i dobishëm i motorit të Pashkëve është se tensioni i fikjes mund të rritet pa ndikuar në nivelin e ndezjes duke futur një ose më shumë dioda në seri me bazën e Q2. Me një diodë të vetme 1N914 të lidhur nga kryqëzimi i R4 dhe R5 në bazën e Q2, qarku fiket kur tensioni bie në rreth 1.9 ose 2.0V. Me dy dioda, tensioni i fikjes mati afërsisht 2.5V; me tre dioda, u fik në rreth 3.1V. Në paraqitjen e dërrasës, vargu i diodës ose diodës mund të vendoset në vend të kërcyesit të treguar mbi rezistencën R5; ilustrimi i dytë më poshtë tregon një diodë D0 të instaluar kështu. Vini re se fundi i katodës duhet të shkojë në bazën e Q2. Kështu është e mundur të përdoret në mënyrë efektive motori i Pashkëve me motorë që nuk punojnë mirë pranë fikjes bazë prej rreth 1.3 ose 1.4V. Motori diellor në SUV lodër në fotografi është bërë të ndizet në 3.2V dhe të fiket në 2.0V sepse në atë interval tensioni motori ka fuqi të mirë.

Hapi 4: Kondensatorët, motorët dhe qelizat diellore

Kondensatori i përdorur në SUV lodër është si ai i treguar në të majtë në ilustrimin më poshtë. Ratedshtë një Farad i plotë i vlerësuar për përdorim deri në 5V. Për aplikime më të lehta ose lëvizje më të shkurtra motorike, kondensatorët më të vegjël japin kohë më të shkurtër të ciklit dhe, natyrisht, vrapime më të shkurtra. Tensioni i listuar në një kondensator është tensioni maksimal në të cilin duhet të ngarkohet; tejkalimi i atij vlerësimi shkurton jetën e kondensatorit. Shumë nga super kondensatorët e destinuar posaçërisht për ruajtjen e kujtesës kanë një rezistencë më të lartë të brendshme dhe kështu nuk lëshojnë energjinë e tyre aq shpejt sa të ngasin një motor. Një motor diellor siç është motori i Pashkëve është i mirë për drejtimin e motorëve që kanë një rezistencë të brendshme statike prej rreth 10 Ohms ose më shumë. Shumëllojshmëria më e zakonshme e motorëve të lodrave kanë rezistencë shumë më të ulët të brendshme (2 Ohms është tipike) dhe kështu do të kullojë të gjithë energjinë nga kondensatori i magazinimit para se motori të mund të fillojë vërtet. Motorët e treguar në foton e dytë më poshtë të gjithë punojnë mirë. Ato shpesh mund të gjenden si të tepërta ose të reja nga furnizuesit elektronikë. Motorët e përshtatshëm mund të gjenden edhe në magnetofonët e grisur ose VCR. Ato zakonisht mund të veçohen pasi kanë një diametër më të madh se gjatësia e tij. Zgjidhni një qelizë ose qeliza diellore që do të sigurojë një tension disi më të lartë se pika e ndezjes së motorit tuaj nën nivelet e dritës që do të shohë aplikacioni juaj. Bukuria e vërtetë e motorit diellor është se ai mund të mbledhë energji të shkallës së ulët në dukje të padobishme dhe më pas ta lëshojë atë në doza të dobishme. Ato janë më mbresëlënëse kur, nga ulja vetëm në një tavolinë tavoline kafeje apo edhe në dysheme, ata papritmas marrin jetë. Nëse dëshironi që motori juaj të punojë në ambiente të mbyllura, ose në ditë me re, ose në hije si dhe në hapësirë të hapur, përdorni qeliza të dizajnuara për përdorim të brendshëm. Këto qeliza janë zakonisht të filmit të hollë amorf në varietetin e qelqit. Ata japin një tension të shëndetshëm nën dritë të ulët, dhe rryma korrespondon me nivelin e ndriçimit dhe madhësinë e tyre. Llogaritësit diellorë përdorin këtë lloj qelize, dhe ju mund t'i merrni nga llogaritësit e vjetër (ose të rinj!), Por ato janë mjaft të vogla këto ditë dhe kështu prodhimi i tyre aktual është i ulët. Tensioni i qelizave llogaritëse varion nga 1.5 deri në 2.5 volt në dritë të ulët, dhe rreth gjysmë volt më shumë në diell. Ju do të dëshironi që një numër prej tyre të lidhen në seri-paralel. Ngjitësja e telit është e shkëlqyeshme për ngjitjen e telave të hollë në këto qeliza qelqi. Disa elektrik dore të rimbushur me kapëse me tastierë kanë një qelizë të madhe që funksionon mirë në ambiente të mbyllura me motorë diellorë. Për momentin, Images SI Inc. mbart qeliza të reja të brendshme me një madhësi të përshtatshme për drejtimin e drejtpërdrejtë të një motori diellor nga një qelizë e vetme. Qeliza e tyre "e jashtme" diellore e të njëjtit lloj funksionon mjaft mirë edhe brenda. Më së shpeshti i disponueshëm nga shumë burime është lloji kristalor ose polikristalor i qelizës diellore. Këto lloje nxjerrin shumë rrymë në diell, por janë të destinuara posaçërisht për jetën në diell. Disa bëjnë modestisht mirë në dritë të ulët, por shumica janë mjaft të zymtë në një dhomë të ndriçuar nga fluoreshentët.

Hapi 5: Lidhjet e jashtme

Për të bërë lidhjet nga bordi i qarkut në qelizën diellore dhe motorin, bazat e bishtit të pinit të marra nga shiritat inline janë shumë të përshtatshëm. Bazat e kunjave mund të emancipohen lehtësisht nga mjedisi plastik në të cilin ato vijnë duke përdorur me kujdes thithkat. Bishtat mund të këputen pasi kunjat janë ngjitur në tabelë. Teli i fortë 24 gage futet në bazat mirë dhe të sigurt, por zakonisht pjesët e jashtme lidhen përmes telave lidhës fleksibël të lidhur. Të njëjtat priza mund të ngjiten në skajet e këtyre telave për të shërbyer si "priza" të vogla që përshtaten bukur në bazat në bord. Mund të sigurohen edhe bazat e bordit në të cilat mund të lidhet kondensatori i ruajtjes. Mund të montohet direkt në priza, ose të jetë e vendosur në distancë dhe të lidhet përmes telave të lidhur në bord. Kjo bën të mundur ndryshimin dhe provimin e lehtë të kondensatorëve të ndryshëm derisa të gjendet më i miri për aplikimin dhe kushtet mesatare të ndriçimit të tij. Pasi të jetë gjetur vlera më e mirë e C1, ai ende mund të ngjitet përgjithmonë në vend, por rrallë kjo është gjetur e nevojshme nëse përdoren bazat me cilësi të mirë.

Hapi 6: Aplikimet

Ndoshta aplikimi ynë i preferuar i një motori të Pashkëve është në lodrën Jeepster SUV të ilustruar në Hapin 3. Një fund i hollë kompensatë u pre për t'iu përshtatur trupit, dhe rrota të mëdha shkumë u bënë për t'i dhënë atij një pamje "Rrota përbindësh", por në funksionim është mjaft i bindur. Pjesa e poshtme është treguar në foton më poshtë. Akset janë vendosur për ta bërë makinën të lëvizë në një rreth të ngushtë (sepse kemi një dhomë të vogël të jetesës) dhe konfigurimi i timonit të përparmë e ndihmon atë të qëndrojë në rrugën rrethore të synuar. Treni i ingranazheve u mor nga një njësi motorike hobi komercial e treguar në foton tjetër, por ishte e pajisur me një motor 13 Ohm. Një super kondensator 1 Farad i jep makinës rreth 10 sekonda kohë drejtimi çdo cikël, gjë që e merr atë pothuajse plotësisht rreth një rrethi me diametër 3 këmbë. Duhet pak kohë për t'u ngarkuar në ditët me re ose kur makina ndodh të ndalojë në një vend të errët. Kudo nga 5 deri në 15 minuta është e zakonshme gjatë ditës në dhomën tonë të ndenjes. Nëse gjen dritën e drejtpërdrejtë të diellit që vjen në një dritare, rimbushet për rreth dy minuta. Udhëton në një cep të dhomës dhe ka regjistruar shumë revolucione që kur është ndërtuar në 2004. Një tjetër aplikim argëtues i motorit të Pashkëve është "Walker", një krijesë e ngjashme me robotin që lëviz me anë të dy krahëve, ose më mirë, këmbëve Me Ai përdor të njëjtin konfigurim të trenit me motor dhe ingranazhe si Jeepster me të njëjtin raport 76: 1. Njëra këmbë e tij është qëllimisht më e shkurtër se tjetra, kështu që ai ecën në një rreth. Walker gjithashtu mban një LED të ndezur në mënyrë që të dimë se ku është në dysheme pas errësirës. Një përdorim i thjeshtë për një motor diellor është si një lëkundës flamuri ose rrotullues. Ajo e treguar në foton e 5 -të më poshtë mund të ulet në një tavolinë ose raft dhe herë pas here papritmas, dhe në mënyrë të egër, do të rrotullojë një top të vogël rreth një vargu duke tërhequr kështu vëmendjen ndaj vetes. Disa mishërime të këtyre rrotulluesve të thjeshtë kishin një zile të zhurmshme në tela. Të tjerët kishin një zile të palëvizshme të montuar aty pranë, në mënyrë që të goditej nga topi i ndezur - por kjo tenton të bëhet e bezdisshme pas disa ditësh me diell!

Hapi 7: Motori i Pashkëve i NPN

Motori i Pashkëve gjithashtu mund të bëhet në versionin plotësues ose 'të dyfishtë', me dy transistorë NPN dhe një PNP. Skema e plotë është treguar në ilustrimin e parë këtu. Paraqitja e tabelës së shiritit mund të ketë të njëjtat vendndodhje të përbërësve dhe të njëjtat prerje të këngëve si versioni i parë ose 'PNP', ndryshimet thelbësore janë llojet e tranzistorëve të ndërruar dhe polariteti i kundërt i qelizës diellore, kondensatorit të ruajtjes, diodave dhe LED -ve. Paraqitja e tabelës së shiritit NPN është treguar në ilustrimin e dytë dhe përfshin një diodë shtesë D4 për një tension më të lartë të ndezjes, dhe një diodë D0 nga baza e tranzistorit Q2 në kryqëzimin e rezistorëve R4 dhe R5 për një tension më të lartë të fikjes si mirë