Cara Menjalankan Jam Baterai dengan Tenaga Surya: 15 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Kontribusi ini merupakan lanjutan dari kontribusi sebelumnya pada tahun 2016, (lihat di sini,) tetapi dalam periode intervensi telah terjadi pengembangan komponen yang membuat pekerjaan lebih mudah dan kinerja meningkat. Teknik yang ditunjukkan di sini akan memungkinkan jam bertenaga surya untuk dengan mudah digunakan di tempat-tempat seperti konservatori atau teras terlindung dan mungkin di dalam rumah di mana cahaya yang cukup tersedia pada suatu waktu di siang hari seperti di dekat jendela atau pintu luar berlapis kaca. akan dijadikan bahan percobaan. Penggunaan jam yang dikendalikan radio membuka kemungkinan memiliki penunjuk waktu yang dapat dibiarkan tanpa pengawasan selama bertahun-tahun.

Keselamatan Ketahuilah bahwa kapasitor super besar dapat menyimpan banyak energi dan jika korsleting dapat menghasilkan arus yang cukup untuk membuat kabel menyala merah panas dalam waktu singkat.

Saya akan menambahkan bahwa jam yang ditampilkan di Instructable pertama masih berjalan dengan gembira.

Langkah 1: Kapasitor Super Baru

Ilustrasi di atas menunjukkan superkapasitor dengan kapasitas 500 Farad. Ini sekarang tersedia dengan harga murah di eBay dan digunakan dalam praktik teknik otomotif. Mereka secara besar-besaran lebih besar dari 20 atau 50 unit Farad yang tersedia secara rutin pada saat artikel pertama saya. Anda dapat melihat dalam gambar bahwa mereka cukup besar secara fisik dan tidak akan muat di belakang sebagian besar jam dan harus ditempatkan secara terpisah.

Sangat penting untuk tujuan kami adalah bahwa ketika diisi hingga 1,5 Volt, ada cukup energi yang tersimpan dalam kapasitor 500 Farad untuk menjalankan jam baterai biasa selama sekitar tiga minggu sebelum tegangan turun menjadi lebih dari satu Volt dan jam berhenti. Ini berarti bahwa kapasitor dapat menjaga jam tetap berjalan melalui periode yang membosankan di musim dingin ketika energi matahari tidak mencukupi dan kemudian mengejar ketinggalan pada hari yang cerah.

Dapat juga disebutkan di sini bahwa jam luar ruangan yang besar telah menjadi mode akhir-akhir ini dan ini akan sangat sesuai dengan teknik yang ditunjukkan dalam artikel. (Apakah jam di luar ruangan ini akan cukup kuat untuk bertahan di luar dalam jangka panjang adalah hal yang diperdebatkan.)

Langkah 2: Diperlukan Komponen

Anda akan membutuhkan jam baterai. Yang ditampilkan dalam artikel ini berdiameter 12 inci dan dikendalikan radio dari Anthorn di Inggris yang mentransmisikan pada 60 kHz. Itu dibeli di toko lokal.

Komponen lainnya ditunjukkan pada gambar di atas.

Satu kapasitor super 500 Farad. (eBay.)

Satu array surya 6 Volt 100mA. Yang ditampilkan di sini adalah 11cm x 6 cm dan diperoleh dari Tuan CPS Solar:

www.cpssolar.co.uk

tetapi banyak tersedia di internet.

Komponen yang tersisa banyak tersedia dari pemasok komponen elektronik. Saya menggunakan Tuan Bitsbox:

www.bitsbox.co.uk/

1 transistor NPN silikon 2N3904. Pekerja keras yang baik tetapi NPN silikon apa pun akan berfungsi.

4 dioda silikon 1N4148. Tidak kritis tetapi jumlah yang diperlukan dapat bervariasi, lihat teks selanjutnya.

1 100 x 75 x 40mm penutup ABS. Saya menggunakan warna hitam karena sel surya berwarna hitam. Dalam kasus saya kapasitor super hanya dilengkapi dengan sedikit kelonggaran - Anda mungkin perlu meningkatkan ukuran kotak berikutnya!

Sepotong stripboard. Milik saya dipotong dari potongan 127x95mm dan memberikan lebar yang tepat untuk dimasukkan ke dalam kotak ABS.

Anda akan membutuhkan kawat untai merah dan hitam dan untuk perakitan akhir saya menggunakan sepotong papan sirkuit cetak kosong dan perekat silikon fleksibel.

Anda akan membutuhkan alat sederhana untuk konstruksi elektronik termasuk besi solder.

Langkah 3: Sirkuit

Kapasitor super memiliki rating tegangan maksimum 2,7 Volt. Untuk menjalankan jam kami, kami membutuhkan antara 1,1 dan 1,5 Volt. Pergerakan jam listrik baterai biasa dapat mentolerir tegangan di atas ini tetapi jam radio memiliki sirkuit elektronik yang dapat menjadi tidak menentu jika tegangan suplai terlalu tinggi.

Rangkaian di atas menunjukkan satu solusi. Sirkuit pada dasarnya adalah pengikut emitor. Output sel surya diterapkan ke kolektor transistor 2N3904 dan ke basis melalui resistor 22k Ohm. Dari dasar ke tanah kami memiliki rantai empat dioda sinyal silikon 1N4148 yang, diumpankan oleh resistor 22k Ohm menghasilkan tegangan sekitar 2,1 Volt pada basis transistor karena setiap dioda memiliki penurunan tegangan maju sekitar setengah volt di bawah ini kondisi. Tegangan yang dihasilkan pada emitor transistor yang memberi makan kapasitor super adalah sekitar 1,5 Volt yang dibutuhkan karena ada penurunan tegangan 0,6 Volt pada transistor. Dioda pemblokiran normal yang diperlukan untuk mencegah arus bocor kembali melalui sel surya tidak diperlukan karena sambungan basis emitor dari transistor melakukan pekerjaan ini.

Ini kasar tetapi sangat efektif dan murah. Dioda Zener tunggal dapat menggantikan rantai dioda tetapi Zener tegangan rendah tidak tersedia secara luas seperti yang tegangan tinggi. Tegangan yang lebih tinggi atau lebih rendah dapat diperoleh dengan menggunakan lebih banyak atau lebih sedikit dioda dalam rantai atau dengan menggunakan dioda yang berbeda dengan karakteristik tegangan maju yang berbeda.

Langkah 4: Uji Sirkuit Kami 1

Sebelum memproduksi versi 'keras' terakhir, kami perlu menguji sirkuit kami untuk memeriksa apakah semuanya baik-baik saja dan bahwa kami menghasilkan tegangan yang benar untuk kapasitor super dan, yang paling penting, bahwa tegangan yang dihasilkan tidak dapat melebihi peringkat 2,7 Volt.

Pada gambar di atas Anda akan melihat rangkaian uji yang sangat mirip dengan skema yang ditunjukkan pada langkah sebelumnya tetapi di sini kapasitor super telah diganti dengan kapasitor elektrolitik 1000 mikroFarad yang memiliki resistor 47 kOhm secara paralel. Resistor memungkinkan tegangan bocor untuk memberikan pembacaan terkini karena input cahaya bervariasi.

Langkah 5: Uji Sirkuit Kami 2

Pada gambar di atas Anda dapat melihat bagaimana rangkaian itu disambungkan dalam bentuk sementara pada papan tempat memotong roti tanpa solder dengan output tegangan yang diukur pada multimeter. Sirkuit itu diletakkan di dekat jendela dengan tirai yang tersedia untuk memvariasikan cahaya yang mencapai fotosel.

Multimeter menunjukkan 1,48 Volt yang memuaskan yang bervariasi plus atau minus 0,05 Volt sebagai input cahaya yang bervariasi. Inilah yang dibutuhkan dan kumpulan komponen ini dapat digunakan.

Jika hasilnya tidak benar, pada tahap ini Anda dapat menambah atau menghapus dioda dari rantai untuk menambah atau mengurangi tegangan output atau bereksperimen dengan dioda yang berbeda dengan karakteristik maju yang berbeda.

Langkah 6: Potong Papan Strip

Dalam kasus saya ini sangat mudah karena stripboard memiliki lebar 127mm dan sepotong digergaji untuk dimasukkan ke dalam cetakan kotak ABS.

Langkah 7: Siapkan Sel Surya Anda

Dengan beberapa susunan surya, Anda mungkin menemukan bahwa kabel merah dan hitam telah disolder ke kontak pada sel surya, jika tidak, solder panjang kabel untai hitam ke koneksi negatif sel surya dan panjang yang sama dari kabel untai merah ke positif koneksi. Untuk mencegah sambungan terlepas dari panel surya selama konstruksi, saya memasang kawat ke badan sel surya menggunakan lem silikon fleksibel dan membiarkannya terpasang.

Langkah 8: Terapkan Sel Surya ke Kotak ABS

Bor lubang kecil di bagian bawah kotak ABS untuk kabel sambungan. Oleskan empat sesendok besar lem silikon seperti yang ditunjukkan, lewati kabel penghubung melalui lubang dan aplikasikan sel surya dengan lembut. Sel surya akan bangga dengan kotak ABS untuk memungkinkan kabel penghubung lewat di bawahnya sehingga sesendok besar lem perlu besar--berubah pikiran pada tahap ini akan sangat berantakan! Biarkan untuk mengatur.

Langkah 9: Periksa Pekerjaan Anda

Anda sekarang harus memiliki sesuatu seperti hasil pada gambar di atas.

Langkah 10: Bor Lubang untuk Daya Keluar dari Modul Tenaga Surya

Pada tahap ini kita perlu berpikir ke depan dan mempertimbangkan bagaimana daya meninggalkan unit daya dan mengalir ke jam dan kita perlu mengebor lubang di kotak ABS untuk memungkinkan ini. Gambar di atas menunjukkan bagaimana saya melakukannya tetapi saya bisa melakukannya lebih baik dengan lebih ke tengah sehingga menempatkan kabel pada posisi yang kurang terlihat. Jam Anda kemungkinan besar akan berbeda, jadi tawarkan unit daya untuk itu dan tentukan posisi terbaik untuk lubang Anda yang harus dibor sekarang sebelum kotak dilengkapi dengan berbagai komponen.

Langkah 11: Solder Komponen ke Stripboard

Solder komponen ke stripboard seperti pada gambar di atas. Sirkuitnya sederhana dan ada banyak ruang untuk menyebarkan komponen. Jangan ragu untuk mengizinkan solder menjembatani dua baris tembaga untuk koneksi ke ground, positve dan output. Stripboard modern agak halus dan jika Anda menghabiskan terlalu lama menyolder dan mematri, trek dapat terangkat.

Langkah 12: Merakit Unit Tenaga Surya

Menggunakan kawat beruntai hitam dan merah dan mengamati polaritas secara ketat, sambungkan panel surya mengarah ke stripboard dan daya output ke kapasitor super dan kemudian seterusnya membuat sepasang kabel 18 inci yang pada akhirnya akan terhubung ke jam. Gunakan kabel yang cukup untuk memungkinkan perakitan hanya di luar kotak. Sekarang masukkan rakitan stripboard ke dalam slot pada kotak ABS dan ikuti dengan kapasitor super menggunakan bantalan Blu-Tack untuk menahan unit di tempatnya. Untuk keamanan, gunakan selotip untuk memisahkan ujung kabel keluaran yang telanjang untuk mencegahnya korslet. Perlahan-lahan lepaskan kelebihan kabel ke dalam ruang yang tersisa di dalam kotak dan kemudian kencangkan tutupnya.

Langkah 13: Hubungkan Unit ke Jam

Setiap Jam akan berbeda. Dalam kasus saya, mengawinkan jam dengan unit tenaga surya hanyalah sebuah pertanyaan menggunakan sepotong papan sirkuit cetak satu sisi polos kira-kira empat setengah kali dua inci yang direkatkan ke jam dan unit surya dengan lem silikon dan memungkinkan untuk dipasang. Laminasi lantai mungkin cukup. Jangan hubungkan unit terlebih dahulu dengan listrik tetapi letakkan jam plus panel surya di bawah sinar matahari atau tempat yang terang dan biarkan kapasitor super mengisi hingga 1,4Volts.

Setelah kapasitor diisi, sambungkan kabel ke jam menggunakan batang kayu panjang untuk menahan sambungan. Sekarang jam harus berjalan.

Dalam gambar terlampir perhatikan bahwa kabel yang longgar telah dirapikan dengan beberapa gumpalan Blu-Tack.

Langkah 14: Selesai

Gambar di atas menunjukkan jam saya berjalan dengan gembira di konservatori kami di mana ia harus berjalan terus dan terus-menerus menghadapi delapan jam hari musim dingin dan 'musim semi maju mundur'. Tegangan suplai mengukur 1,48 Volt meskipun kita melewati ekuinoks musim gugur dengan hari yang lebih pendek.

Pengaturan ini mungkin dapat digunakan di dalam rumah tetapi itu perlu menjadi subjek percobaan. Ada kecenderungan rumah-rumah di Inggris memiliki jendela yang lebih kecil akhir-akhir ini dan cahaya sekitar bisa sedikit redup tetapi cahaya buatan mungkin dapat diperbaiki. keseimbangan.

Langkah 15: Beberapa Pikiran Terakhir

Beberapa mungkin menunjukkan bahwa baterai sangat murah jadi mengapa repot-repot? Bukan pertanyaan yang mudah untuk dijawab, tetapi bagi saya itu adalah kepuasan memulai sesuatu yang dapat berjalan tanpa pengawasan selama bertahun-tahun, mungkin di tempat yang terpencil dan tidak dapat diakses.

Pertanyaan valid lainnya adalah "Mengapa tidak menggunakan sel isi ulang Ni/Mh alih-alih kapasitor super?". Ini akan berhasil, elektronik bisa lebih sederhana dan tegangan berjalan 1,2 Volt dari sel semacam itu hanya akan memenuhi persyaratan tegangan minimum jam baterai. Namun sel yang dapat diisi ulang memang memiliki masa pakai yang terbatas sedangkan kami berharap kapasitor super akan memiliki masa pakai yang kami harapkan dari komponen elektronik lainnya meskipun itu masih harus dilihat.

Proyek ini telah menunjukkan bahwa kapasitor super bernilai tinggi yang sekarang digunakan dalam teknik otomotif dapat dengan mudah diisi ulang menggunakan tenaga surya. Ini bisa membuka beberapa kemungkinan:

Aplikasi jarak jauh seperti suar radio di mana segala sesuatu termasuk sel surya dapat disimpan dengan aman dalam wadah kaca yang kokoh seperti toples manis.

Sempurna untuk sirkuit tipe Joule Thief dengan satu kapasitor super yang berpotensi memasok sejumlah sirkuit secara bersamaan.

Kapasitor super dapat dengan mudah dihubungkan secara paralel seperti semua kapasitor juga dimungkinkan untuk menempatkan dua secara seri tanpa komplikasi penyeimbangan resistor. Saya dapat melihat kemungkinan memiliki cukup unit yang terakhir ini secara paralel untuk mengisi daya ponsel, misalnya, dengan sangat cepat melalui konverter tegangan step-up berpemilik.