Torcia ad energia solare e metodi per il suo miglioramento. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Nella fig. La Figura 1.8 mostra l'aspetto di una lampada decorativa con 4 elementi RS5415.5 collegati in serie, una batteria AA da 1400 mAh e un dispositivo di controllo della carica.

Esistono anche altri modelli che differiscono nell'aspetto (ad esempio, quelli destinati a essere "incollati" (montaggio verticale) direttamente nel terreno in un cottage estivo. Lo scopo dei diversi tipi di lampade può essere diverso, la capacità delle batterie e la loro il tipo (così come la potenza della batteria solare) differiscono a seconda del modello, ma il principio di funzionamento è lo stesso per tutti. In condizioni di tempo sereno con elevata attività solare (giorno), il dispositivo, utilizzando le fotocellule di una batteria solare, converte l'energia solare in corrente elettrica, che carica le batterie a bassa potenza. Quando cala l'oscurità, l'attività solare naturale diminuisce, la ricarica della batteria si interrompe.

Fig.1.8 Lampada decorativa con 4 elementi collegati in serie RS5415 5

Il circuito interno “sente” l'inizio del crepuscolo e permette lo sfarfallio dell'elemento luminoso, che è un LED arancione. Strutturalmente, il LED è realizzato in un tubo di plastica opaca in modo che sembri come se una candela tremolasse all'interno del corpo della torcia. Nella fig. La Figura 1.9 mostra il disegno di un tubo opaco nel corpo della torcia, in cui è “nascosto” un LED arancione.

Grazie alle caratteristiche progettuali della custodia, alle soluzioni estetiche di successo, nonché al circuito elettronico del dispositivo che controlla il LED con esplosioni caotiche di impulsi, è stato possibile ottenere l'effetto di una candela tremolante.

Il progresso nel campo dei nuovi elementi di illuminazione è irreversibile. Circa 10 anni fa, ovunque erano in vendita lampade speciali (progettate per una cartuccia E27 e una tensione di illuminazione di 220 V), che producevano un effetto simile di una candela tremolante grazie al gas inerte (neon) nella lampadina. Oggi lo stesso effetto si può ottenere da un LED.

Il costo di tali lanterne è basso e varia dai 3 ai 10 € (Euro). In Russia e nei paesi limitrofi, tali lampade vengono vendute nei reparti di articoli elettrici, souvenir e ipermercati.

Fig.1 9. Progetto di un tubo satinato con LED arancione

Considera il circuito elettrico del dispositivo e i suoi elementi principali.

Principio di funzionamento del dispositivo

Il circuito elettrico del dispositivo è mostrato in fig. 1.10.

Fig. 1 10. Circuito elettrico di una torcia con luce tremolante e ricarica automatica da pannelli solari

Il chip DA1 è strutturalmente “riempito” e sul circuito stampato è una goccia di una composizione solida con tre pin. La funzione di questo microcircuito è generare impulsi con una frequenza di ripetizione e un ciclo di lavoro caotici. Non appena riceve alimentazione chiudendo il circuito elettrico con l'interruttore SB1, sul pin 3 DAI “OUT” si verificano impulsi caotici di polarità positiva con un'ampiezza di 1,5-1,6 V (con batterie normalmente cariche). Il resistore limitatore R3 limita la corrente attraverso il LED HL1, che svolge la funzione di risparmio energetico del dispositivo la sera.

Gli impulsi di ordine caotico dall'uscita del microcircuito entrano nella base del transistor VT3, su cui è implementato l'amplificatore di corrente.

A sua volta, sui transistor VT1, VT2 è assemblata un'unità fotosensibile (relè fotografico), che controlla il funzionamento dell'amplificatore di corrente caricandosi dai pannelli solari

VT2 e LED HL1. Con tempo sereno o attività solare notevole in una giornata nuvolosa (in breve, durante il giorno), la batteria solare che utilizza gli elementi FB1-FB4 è un generatore di corrente continua. La tensione totale massima sui suoi elementi (misurata sul catodo del diodo VD1 e sul filo comune) non è inferiore a 3,4 V. Questa tensione viene fornita alla base del transistor VT1 (collegato insieme a VT2 secondo il circuito Darlington - con un fattore di moltiplicazione della tensione massimo) attraverso un partitore di tensione sui resistori Rl, R4. Cioè, mentre è leggero, la tensione sulla batteria solare è sufficiente per aprire il transistor VT1 e, di conseguenza, bloccare VT2. Nessuna corrente scorre attraverso il transistor VT3, il LED non lampeggia.

Le batterie GB1, GB2 collegate in serie, quando SB1 è chiuso, si caricano con una piccola corrente attraverso il diodo VD1, la cui seconda funzione è quella di evitare che le batterie si scarichino durante la notte attraverso gli elementi solari della batteria.

Nell'ora serale (buia), quando la luce naturale non è sufficiente per caricare le batterie, il fotorelè sui transistor VT1, VT2 consente la corrente attraverso il transistor VT3, il LED HL1 lampeggia, ricordando la combustione di una candela. In questo caso attraverso il LED scorre una corrente di circa 8 mA.

Quando il LED è spento, il dispositivo praticamente non consuma corrente. Di conseguenza, batterie ben cariche, a condizione che il LED sia acceso solo di sera e di notte (cioè 1/2 al giorno), basterebbero per tre giorni (circa 88 ore).

Tuttavia durante il giorno le batterie vengono caricate, quindi in pratica l'autonomia della nuova torcia aumenta notevolmente e dipende (principalmente) dall'attività solare durante il giorno, cioè dalla corrente di carica delle batterie.

Di norma, la torcia viene installata nella stanza sulla finestra in modo che possa essere caricata meglio durante il giorno. In pratica è impossibile installare la torcia in fondo alla stanza, e soprattutto in interni bui, poiché non sarà possibile ottenere il livello di carica della batteria desiderato e la possibilità di “funzionamento senza fine” indicato nel manuale ( istruzioni per l'uso), poiché la risorsa LED è di almeno 100 ore" non sono vere. Naturalmente, non a causa del LED, ma semplicemente il dispositivo richiede energia solare costante per la ricarica, che in un angolo o in una stanza buia non ci sarà nessun posto dove arrivare, e le batterie non hanno un ciclo di carica-scarica infinito. Di seguito esamineremo altri difetti rilevati del dispositivo e i modi per localizzarli.

Sulla fig. 1.11 mostra una vista dell'installazione delle celle solari all'interno dell'alloggiamento.

Fig.1.11. Installazione di celle solari all'interno dell'alloggiamento

Informazioni sui dettagli

Il dispositivo è dotato di batterie AA Ni-Cd con una tensione nominale di 1,2 V e una capacità di 700 mAh.

I transistor VT1-VT3 possono essere sostituiti con dispositivi domestici come KT312, KT343 con qualsiasi indice di lettere e simili.

Raccomandazioni per migliorare il lavoro

Per migliorare il funzionamento del dispositivo, compreso il funzionamento ininterrotto a lungo termine per diversi mesi consecutivi (e non diversi giorni, come prima della modifica), è necessario apportare una serie di semplici modifiche al circuito.

• In parallelo al diodo VD1, installare altri 2 diodi simili per aumentare la corrente di carica della batteria. La cosa principale è che tutti e tre i diodi sono simili.
• Sostituisci le batterie con Ni-Mh (questo ne prolungherà la vita utile) nella stessa custodia AA, ma con una capacità di 1400 mAh.
• Rimuovere la resistenza R4 dal circuito. In questo caso, il fotorelè funzionerà prima, già con l'illuminazione minima, e accenderà il LED più tardi (al crepuscolo), il che contribuisce a una carica più lunga delle batterie, soprattutto con una capacità maggiore rispetto a quelle standard.
• Di giorno è meglio usare la lanterna (come sopra indicato) nei luoghi più illuminati (ad esempio su una finestra), mentre di notte, alla vigilia di una cena romantica, puoi spostarla più in profondità nella stanza , che aggiungerà romanticismo e originalità all'atmosfera della comunicazione umana.

Nella fig. 1.12 presenta lampade portatili ad energia solare con batteria incorporata.

Riso. 1.12. Lampade solari portatili con batteria incorporata

Campo di applicazione

Il campo di applicazione delle celle solari e delle batterie solari miniaturizzate basate su di esse nella vita di tutti i giorni e in natura è molto vario.

Ad esempio, 2-3 piastre solari integrate nella tracolla di una fotocamera digitale o di una macchina fotografica non permetteranno di caricare completamente la batteria del dispositivo, ma saranno sufficienti per ricaricare la batteria e non permetteranno di lasciare il viaggiatore senza il opportunità di scattare fotografie nella natura, lontano dalla civiltà, dove semplicemente non c'è nulla per ricaricare una batteria in miniatura se non la luce solare naturale.

Per fare ciò, la cinghia viene fissata alla fotocamera nel modo consueto. Da esso esce un piccolo filo che è collegato alla fotocamera tramite il connettore DC-out per l'alimentazione esterna. Questa cintura può essere utilizzata per ricaricare la batteria per 10-12 ore, in base all'attività solare.

Autore: Kashkarov A.P.

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