Солнечная батарея из транзисторов и диодов: Как сделать солнечную батарею из транзисторов или диодов?

Содержание

Солнечная батарея из светодиодов – минутное дело

Многие бы хотели перейти на альтернативные источники энергии, ведь это гарантирует не только чистоту окружающей среды, но и экономию денежных средств, но не у каждого из нас есть возможности, чтобы следить и уж тем более использовать последние достижения человечества в этой сфере. Но как говорится, голь на выдумки хитра. Под этим девизом и появилась солнечная батарея из диодов, которую может собрать каждый, кто любит эксперименты и устройства, собранные своими руками.

Но у каждой вещи, изготовленной в домашних условиях из подручных материалов, есть две стороны. Первая – это явная экономия и чувство морального удовлетворения, которое получаешь, когда держишь в руках предмет, который своим появлением обязан только тебе, а вторая – это отсутствие гарантии работоспособности и практичности самодельного устройства. Не обошла стороной эта участь и диодную солнечную батарею. Ну а какая сторона окажется сильнее, Вы узнаете дальше.

В чем заключается принцип работы

В основе всего лежит тот факт, что под действием солнечных лучей диод вырабатывает напряжение. Именно это знание и послужило толчком к тому, что на свет родилась идея изготовления солнечных модулей из диодов. Но проблема в том, что величина вырабатываемого напряжение крайне мала, поэтому для получения более или менее мощной батареи понадобится неограниченное количество диодов.

Если вы хоть раз видели диод, то вы знаете, что он представляет собой, для других же поясним, что диод – это кристалл, заключенный в пластиковый корпус, который выступает в роли линзы, концентрирующей солнечный свет на небольшом проводнике. Исходя из этого, можно предложить, что в теории солнечная батарея может быть изготовлена из диодов. Но как дела обстоят на практике?

Собираем солнечный модуль. 1 часть:

Процесс сборки

Первый шаг – избавиться от корпуса. Для этой цели подойдут любые подручные средства, можно воспользоваться молотком, но очень аккуратно, удары должны быть несильными и осторожными, чтобы не повредить сам кристалл. Но этот шаг можно и пропустить, оставив диоды в их первоначальном состоянии. В таблице 1 приведены значения напряжения для светодиодов разных цветов.

Таблица 1

Светодиод Напряжение, В
Красный прозрачный 1,37
Красный полупрозрачный 0,52
Инфракрасный 0,93
Зеленый прозрачный 1,48
Зеленый непрозрачный 1,51
Белый 0,32
Оранжевый непрозрачный 1,52

В качестве платы можно использовать обычную картонку, в которой делаются небольшие отверстия. При параллельном соединении диодов суммируется их сила тока, а при последовательном – напряжение. Наибольший эффект дает сочетание обоих этих видов. Как вы понимаете, сам процесс сборки достаточно простой, но времени на него уходит много. Тем более что, чем большее количество диодов Вы используете, тем большее напряжение будет выдавать Ваша солнечная батарея.

Опыт разрешит все споры

Солнечная батарея из светодиодов готова, теперь остается проверить ее показатели. 100 диодов выдали нам ток всего в 0,3 мА, и стоило ради этого столько возиться?! Если сравнить самодельную СБ с заводской, мы получим крайне неутешительные результаты. Площадь в 7 раз больше, стоимость в 3 раза, а мощность на выходе в 8 раз меньше. Вывод можно сделать не в нашу пользу.

В теории напряжение должно возрастать пропорционально количеству используемых светодиодов, но на практике все совсем не так. Тем более чем больше количество, тем большая площадь потребуется для их размещения, а значит, возрастут потери при их соединении. Еще одна проблема – самопроизвольное свечение. Некоторая часть светодиодов будет генерировать электроэнергию, а другая наглым образом ее потреблять. И устранить этот недостаток невозможно. Ну и 3-я проблема – выработка энергии диодами возможна лишь под прямыми солнечными лучами, небольшое облачко на небе – и напряжение на выходе равно нулю.

Вывод напрашивается сам собой: идея изготовления солнечной батареи из доступных диодов с самого начала обречена на провал. Выгоднее переплатить и приобрести заводской модуль, чем изготовить его своими руками. Есть, конечно, неплохие варианты, но о них мы уже рассказывали в одной из наших предыдущих статей.

Статью подготовила Абдуллина Регина

Собираем солнечный модуль. 2 часть:

СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ из ДИОДОВ — Ошибки и Заблуждения | Дмитрий Компанец

Пытаясь построить солнечную батарею из диодов, транзисторов и светодиодов, большинство любителей электроники опираются на старые схемы из журналов и на сторонние публикации в сети Интернет, предпочитая не задумываться о процессах происходящих при генерации ЭДС ПН переходами. Доверие к схемам и россказням приводит к разочарованию в идее сделать Солнечную Батарею своими руками — старые схемы просто лгут и на поверку оказывается что собранная Батарея едва тянет маломощную нагрузку.

Кулибины от электроники на перебой делают фэйки и демонстрируют гальванические явления выдавая их за ФотоЭдс, более разумные пытаются решить задачу но делая массивные панели состоящие из сотен и тысяч элементов получают ЭДС фиксируемую только приборами.

Я решил показать на примере Две основные Ошибки допускаемые при создании самодельных солнечных батарей.

1) Последовательное соединение дидов генерирующих ЭДС приводит к увеличению напряжения, но ток при этом сильно уменьшается благодаря сопротивлению самих диодов и падению напряжения на них.

2) Параллельное соединение призванное увеличить ток приводит к потере напряжения в результате большой обратной проводимости самих диодов в открытом состоянии.

Разумеется можно обойти эти недочеты используя методы матричного соединения без дополнительных выпрямляющих и блокирующих диодов, в таком случае генерируемая ЭДС сравнима по мощности с фабричными фотопанелями аналогичного размера.

Дерзайте и пробуйте!

Удачи!

Как сделать солнечную батарею из фольги — MOREREMONTA

Все началось с того, что один знакомый, который в молодости был радиолюбителем, мне согласился за символическую цену отдать чемодан с радиодеталями времен Советского Союза. Чемнодан был настоящей наxодкой и когда открыл его, увидел совсем новые стеклодиоды и мощные железные диоды серии кд2010 и кд203. Уверен многие знают, что если осветить полупроводниковый кристалл солнцем, то он способен отдать до 0,7 вольт напряжения. Если кто не в курсе о чем говорю, советую читать статью о зарядке мобильного телефона самодельной диодной солнечной панелью. Итак, после небольшего расчета оказалось, что имеющихся диодов более чем достаточно для реализации моей идеи. Один кристалл из диода кд2010 способен дать до 0,7 вольт напряжения, а сила тока одного кристалла может достигать 7 миллиампер (для сравнения скажу, что номинальный ток потребления белого светодиода составляет 20 миллиампер).

В общем от диодной солнечной панели я желал получить номинальное напряжение при нормальном солнечном освещении 9 вольт, напряжение при облачной погоде не менее 6 вольт, а при ярком солнечном освещении планировалось получить до 14-16 вольт напряжения, про силу тока поговорим потом. Итак, поскольку пиковое значение напряжение в 0,7 вольт мои кристаллы отдавали очень редко (в течении 3-х дней испытании на солнце мультиметр только один раз показал такое значение от одного кристалла), то решил для удобства проведения расчетов использовать расчетную величину тока одного кристалла 0,5 вольт. Для получения 12 вольт напряжения нужно последовательно соединить 24 кристалла полупроводниковых диодов. Теперь поясню, как достать кристалл из диода. Берем сам диод и при помощи молотка разбиваем стеклянный держатель верxнего контакта диода. Затем при помощи плоскогубцев нужно открыть диод. Там мы увидим кристалл, который припаян к основании диода. К кристаллу припаян медный многожильный провод на конце которого прикреплен верxний контакт диода. Берем нижнее основание диода на который припаян кристалл и идем к газовой плите. Держим его при помощи плоскогубцев на огне (так, что полупроводниковый кристалл наxодился сверxу). Через пол-минуты олово кристалла расплавится и уже можно спокойно взять его при помощи пинцета. Так нужно делать со всеми диодами. У меня на это ушло пару дней. Работа действительно трудная, но дело стоит того. Как уже было сказано, каждый полупроводный кристалл способен отдавать до 7 миллиампер тока на ярком солнце. Для удобства расчета использовал значение силы тока одного кристалла 5 миллиампер. То есть, если параллельно соединить 32 кристалла мы получим силу тока 160 миллиампер, почему именно 160 миллиампер? Просто у меня диодов xватило как раз только для получения такого тока. Нужно подключить 24 диода последовательно для получения 12 вольт напряжения и собрать 32 блока по 12 вольт и включить параллельно для получения желаемой емкости. В итоге когда панель была готова (после почти недели работ) я почему то получил иные параметры которые меня очень обрадовали. Максимальное напряжение при ярком солнечном освещении до 18 вольт, а сила тока достигала 200 миллиампер, иногда до 220 миллиампер.

Для корпуса панели были использованы два каркаса от советского стабилизатора напряжения. На стабилизаторе есть отверстия для вентиляции и именно в ниx были поставлены полупроводные кристаллы.

Поскольку солнечный свет не всегда будет освещать нашу панель, то было решено зарезервировать напряжение от панели в аккумулятораx. Аккумуляторы были использованы от китайскиx фонариков. Каждый аккумулятор имеет следующие параметры: напряжение 4 вольт, емкость до 1500 миллиампер.

То есть наша панель за сутки успеет зарядить такой аккумулятор, точнее три такиx аккумулятора, поскольку аккумуляторы были включены последовательно для получения 12 вольт напряжения, потом переделал панель и она также при желании могла отдавать 8 вольт 300 миллиампер. Также была изготовлена небольшая панель из стеклодиодов. Стеклодиод при ярком солнечном освещении отдавал напряжение до 0,3 вольт, а сила тока до 0,2 миллиампер.

Стеклодиодная панель у меня дает напряжение 4 вольта, сила тока до 80 миллиампер. Все напряжение от солнечныx панелей накапливалось в свинцовыx аккумулятораx от фонарей, однако желательно использовать аккумулятор с большой емкостью, даже и от автомобиля. Все напряжение от аккумуляторов тратилось с одной целью — осветить дом в ночное время. Освещение выполнялось светодиодами.

Для этого из магазина были куплены светодиодные китайские фонарики. Затем были созданы светодиодные панельки.

На каждой панельке 42 светодиода. В общей сложности были созданы три идентичные панели которые вместе потребляли всего 20 ватт. Но освещенность равна 100 ваттной лампе накаливания и даже больше.

Свет, которые дают светодиоды, более приятный и успокаивающий. К тому же светодиоды имеют ничтожные тепловые потери.

Ну в прочем думаю все отлично знают, что светодиоды более эффективны. Все светодиоды были подключены параллельно и питаются от 4-х вольт напряжения, но напряжение нужно подать через токоограничивающий резистор 10 ом — мощность резистора 1 ватт, и нагрева резистора не наблюдалась. Ака.

Обсудить статью МОЩНАЯ САМОДЕЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ

Принципиальная схема программатора и пример пошаговой прошивки pic-контроллера.

Дата публикации: 24 апреля 2014

Ни для кого не секрет, что солнечная энергетика набирает обороты с каждым днем. Одна проблема: из-за высокой стоимости модулей позволить себе пользоваться дарами солнца может не каждый, вот и выкручиваются умельцы как могут. Кто-то заказывает фотоэлементы через интернет-магазины и уже из них паяет солнечные панели, некоторые изготавливают батареи из светодиодов и транзисторов, а кому-то в голову приходят более интересные идеи, не требующие больших финансовых вложений.

Ведь мало, кто задумывается, что для того, чтобы солнце работало для Вас и Вашего дома, не нужно устанавливать дорогостоящую солнечную систему, нужно только внимательно посмотреть вокруг себя. Порой, самые обычные вещи, которые уже давно можно сдать в утиль, могут принести немалую помощь и сэкономить Вам кучу денег. Минимум финансовых затрат, немного усилий, и Ваши приборы начинают потреблять бесплатную энергию.

Тепло от алюминиевых банок

Вряд ли найдется хотя бы один человек, который никогда не пил из алюминиевых банок. И чаще всего мы их просто выкидываем, а ведь они могут стать отличным исходным материалом при изготовлении солнечной батареи для дома. Да, да, не удивляйтесь, это не выдумка, а вполне проверенный факт. Единственное уточнение, из алюминиевых банок вы сможете смастерить не батарею, а коллектор, то есть на выходе Вы получите не электрическую энергию, а тепловую, например, для обогрева дома, что тоже очень даже неплохо.

Делается подобная солнечная батарея очень просто. Все, что Вам понадобится это некоторое количество банок, рама и материал для остекления коллектора. Из деревянных брусков или картона собирается рама, которая заполняется банками. Для увеличения количества поглощенного тепла раму и банки рекомендуется покрасить в черный цвет. Сверху полученная конструкция накрывается стеклом, гофрированным поликарбонатом или пластиком. У каждого из этих материалов есть и плюсы, и минусы. Стекло является самым дорогим и хрупким, главный недостаток поликарбоната – небольшая ширина листа, всего 60 см, а пластик прослужит Вам не больше 3-х лет. Но при этом все они справляются с повышенными температурами и хорошо пропускают солнечный свет.

Каким бы странным Вам не казался этот метод изготовления батареи (коллектора) из алюминиевых банок, практика показывает, что он вполне действенный. При размещении на южной стороне дома такая самодельная батарея хорошо нагревается и может служить эффективным обогревательным прибором. А с ее сборкой справится и школьник.

Подробности изготовления солнечной панели из банок на видео:

Транзисторы – генераторы электричества

Самодельная солнечная батарея, которая на выходе будет генерировать не тепловую энергию (как в предыдущем разделе), а электрическую может быть собрана из обычных транзисторов. Конечно, для энергообеспечения всего дома такая самодельная батарея не подойдет, но запитать небольшие приборы или подзарядить мобильный телефон Вы точно сможете. Чем больше транзисторов Вы используете, тем более мощная солнечная батарея у Вас получится, это нужно учитывать.

Первое с чего нужно начать, это аккуратно спилить верхнюю часть элемента, чтобы солнечный свет беспрепятственно попадал на p-n переходы. Если Вы используете транзисторы типа П, необходимо высыпать порошок из его внутренней части. После этих приготовлений переходим непосредственно к процессу сборки. Последовательное соединение элементов используется для повышения напряжения, а параллельное – силы тока. В качестве подложки рекомендуется использовать текстолит или органическое стекло. Чтобы не повредить кристалл транзистора, паять выводы, подходящие к нему, лучше не стоит. Один транзистор обеспечивает силу тока от 0,1 до 3 мА, а блок, состоящий из 4-х транзисторов, – от 10 до 15 мА.

Светодиоды – свет во все дома

Самодельная солнечная панель из светодиодов – явление не новое, вот только изготовить ее можно лишь в качестве эксперимента, ведь, как показывает практика, вырабатываемое ею напряжение слишком мало, чтобы от него был толк. Более подробно о батареях из светодиодов мы уже писали в одной из предыдущих статей «Мастерим солнечную батарею из диодов», поэтому сильно углубляться в эту тему не будем. Заметим только, что для подобной панели подойдут светодиоды любого размера и цвета, но в зависимости от цвета светодиодов будет зависеть их светопропускная способность.

Значение пикового напряжения 1 светодиода равняется в среднем 2,5 В. Для увеличения выходных параметров элементы соединяются последовательно/параллельно, но для того, чтобы получить хорошие показатели количество светодиодов должно быть неограниченно большое. Одно уточнение: подобная батарея очень чувствительна к углу наклона относительно солнца, даже небольшое отклонение от прямого попадания лучей может снизить напряжение на выходе.

Фольга для батареи – в чем плюс?

Как мы выяснили из предыдущих разделов статьи, самодельная солнечная батарея может делаться из различных материалов, причем некоторые из них улучшают эффективность ее работы. Так, например, использование фольги для подложки позволяет увеличить отражающую способность. Один из вариантов – изготовление солнечного коллектора из самого простого шланга для полива, деревянной рамы и фольги. Подводим к шлангу 2 трубки, и солнечный водонагреватель для дачного дома готов.

Также фольгу можно использовать и при установке панелей, размещая их на поверхность фольги, Вы уменьшаете риск перегрева батареи, что способствует улучшению их эксплуатации и увеличению срока работоспособности. Напоследок один совет: не бойтесь экспериментировать, ведь когда-то те вещи, без которых сегодня мы не представляем своей жизни, людям казались фантастикой. Лишь эксперименты двигают науку вперед. И кто знает, может, Вы придумаете новый способ изготовления солнечной батареи своими руками.

Статью подготовила Абдуллина Регина

Диоды для солнечной панели: подробности на видео:

Чтобы собрать солнечную батарею из транзисторов, следует предварительно посмотреть мастер-класс Источники для энергии альтернативного типа становятся все более популярными каждый год. Одной из причин этому являются повышенные тарифы на оплату электричества. Кроме того создать такую установку людей толкает невозможность подключения к общей пользовательской сети. Самыми востребованными альтернативными источниками питания на рынке стали солнечные батареи. Данные установки способны вырабатывать электрическую энергию под воздействием солнечного света на структуры, которые изготовлены из кремния. А можно ли сделать солнечную батарею своими руками?

Самодельные солнечные батареи: подбираем материалы

Первое, что от вас потребуется это найти определенные транзисторы. Самыми подходящими станут детали из кремния, которые относятся к КТ серии. Найти такие компоненты легко, установка их проста, а вероятность того, что вы испортите внутренности, сведена к 0.

Перед тем как устанавливать транзисторы, нужно аккуратно снять крышку при помощи плоскогубец. Такое действие необходимо, чтобы создать попадание света именно на p-n-область деталей. Если вы используете П-транзистор, то не забудьте из них удалить порошок.

Материалы для самодельных солнечных батарей можно найти на барахолке

Кроме транзисторов вам потребуются пластины для крепления деталей или специальный корпус и паяльник для соединения.

Число деталей зависит от выбранной вами схемы.

Когда вы будете рассчитывать, какое количество транзисторов вам необходимо, учтите не только напряжение на выходе, но и показатель тока. Все дело в том, что транзисторы могли изготовляться в разные года, соответственно и кристаллы кремния находящиеся внутри могли быть разными, что значительно меняло показатель. В среднем показатель транзистора старого типа может составлять от 0.13 до 3 мА при условном напряжении от 0.1 до 0.5 В.

Солнечная батарея своими руками из подручных материалов: схема сборки

Сразу следует сказать, что одной общей схемы для создания солнечной батареи нет, сборки могут быть разными, и зависят они от выходных параметров. Самым простым вариантом можно назвать сборку из 4-х транзисторов последовательного расположения. Так например если в сборке будут присутствовать детали 2N3055, то при токе в 10-15мА вы сможете получить результат до 4 В. Конечно нельзя сказать что это хороший показатель, но даже используя такую конструкцию вы сможете подпитать небольшой светильный прибор и даже часы.

Для того чтобы улучшить параметры, можно скомпоновать пару блоков. Их последовательное соединение даст прибавку к напряжению.

Чтобы сделать самодельную солнечную батарею, не нужно затрачивать много финансовых средств

Для того чтобы закрепить транзисторы в основном выбирают навесной монтаж, так как это значительно облегчает сборку. Кроме того, в основном все подобные устройства обладают немаловажным качеством, они не боятся короткого замыкания. Однако старайтесь оберегать их от возможных перегревов, так как при перегреве их напряжение на выходе может упасть.

Зарядное устройство и солнечная батарея из транзисторов

Солнечные батареи из транзисторов дают возможность собрать зарядные устройства, которые смогут, подойди к Li-ion аккумуляторам. Для такой конструкции нужно несколько дополнительных конденсаторов, которые смогут накапливать энергию и выравнивать ток в случае изменения освещенности.

Кроме того понадобятся несколько световых диодов и токоограничивающие резисторы, которые сыграют роль стабилизатора напряжения, а так же смогут питать звуковые сигнализаторы.

Сигнализаторы должны использоваться в обязательном порядке, чтобы свидетельствовать о том, что заряд полностью накоплен. Сделать его можно при помощи старого будильника электромеханического типа.

Транзисторы смогут создать параллельную стабилизацию, которая будет предохранять аккумулятор от превышения заряда. Диод требуется для того чтобы предотвратить обратный разряд аккумуляторного блока в случае отсутствия света.

Как сделать солнечную батарею из фольги

Как мы смогли выяснить из выше написанного в статье, самодельную батарею солнечного типа можно сделать из разных компонентов. Некоторые из составляющих могут даже улучшить работоспособность установки. Установку можно сделать не только из транзисторов, но даже с использованием консервных банок.

Солнечная батарея из фольги не сильно эффективная, но дешевая

Сюда же можно записать и использование фольги в качестве подложки, которая позволит увеличить отражающие способности панели.

Самым простым вариантом стает создание солнечного коллектора, используя обычный поливочный шланг, как основной элемент, деревянную раму и фольгу. К шлангу подводим несколько труб и наш водонагреватель готов.

Кроме того установка фольги может быть проведена и за панелями, таким образом вы сможете уменьшить риск перегрева, а так же улучшить производительность панелей и увеличить срок их эксплуатации. Фольга, подложенная за старые радиаторы, значительно улучшит теплоотдачу. Самодельные установки включают в себя разные компоненты.

Делаем сами: солнечная батарея из транзисторов своими руками (видео)

Подводя итоги можно дать один простой совет. Никогда не бойтесь проводить эксперименты, ведь без экспериментов не появились бы вещи, которыми мы пользуемся в повседневной жизни и уже не представляем, как без них быть. Только с помощью экспериментов наука может продвинуться на шаг вперед. Кто может знать, вдруг именно вы сможете придумать новый метод создания батареи солнечного типа своими руками, и уже очень скоро мы будем знакомиться именно с ней.

Солнечная батарея из старых транзисторов. Солнечная батарея из диодов и транзисторов

Альтернативные источники электроэнергии набирают популярность с каждым годом. Постоянные повышения тарифов на электроэнергию способствуют этой тенденции. Одна из причин, заставляющая людей искать нетрадиционные источники питания — это полное отсутствие возможности подключения к сетям общего пользования.

Наиболее востребованными на рынке альтернативных источников питания являются . Эти источники используют эффект получения электрического тока при воздействии солнечной энергии на полупроводниковые структуры, изготовленные из чистого кремния.

Первые солнечные фотопластины были слишком дорогими, их использование для получения электроэнергии не было рентабельным. Технологии производства кремниевых солнечных батарей постоянно совершенствуются и сейчас можно приобрести по доступной цене.

Энергия света бесплатна, и если мини-электростанции на кремниевых элементах будут достаточно дешевы, то такие альтернативные источники питания станут рентабельными и получат очень широкое распространение.

Подходящие подручные материалы

Схема солнечной батареи на диодах Многие горячие головы задают себе вопрос: а можно ли из подручных материалов. Конечно же, можно! У многих со времен СССР сохранилось большое количество старых транзисторов. Это наиболее подходящий материал для создания мини-электростанции собственными руками.

Также можно изготовить солнечную батарею из кремниевых диодов. Еще одним материалом для изготовления солнечных батарей является медная фольга. При применении фольги для получения разницы потенциалов используется фотоэлектрохимическая реакция.

Этапы изготовления транзисторной модели

Подбор деталей

Наиболее подходящими, для изготовления солнечных батарей, являются мощные кремниевые транзисторы с буквенной маркировкой КТ или П. Внутри они имеют большую полупроводниковую пластину, способную генерировать электрический ток под воздействием солнечных лучей.

Совет специалистов: подбирайте транзисторы одного наименования, так как у них одинаковые технические характеристики и ваша солнечная батарея будет стабильнее в работе.

Транзисторы должны быть в рабочем состоянии, в противном случае толку от них не будет. На фото представлен образец такого полупроводникового прибора, но можно взять транзистор и другой формы, главное, он должен быть кремниевым.

Следующий этап – это механическая подготовка ваших транзисторов. Необходимо, механическим путем, удалить верхнюю часть корпуса. Проще всего произвести эту операцию с помощью небольшой ножовки по металлу.

Подготовка

Зажмите транзистор в тисках и аккуратно сделайте пропил по контуру корпуса. Вы видите кремниевую пластину, которая будет выполнять роль фотоэлемента. Транзисторы имеют три вывода – базу, коллектор и эмиттер.

В зависимости от структуры транзистора (p-n-p или n-p-n), будет определена полярность нашей батареи. Для транзистора КТ819 база будет плюсом, эмиттер и коллектор минусом.

Наибольшая разница потенциалов, при подаче света на пластину, создается между базой и коллектором. Поэтому в нашей солнечной батарее будем использовать коллекторный переход транзистора.

Проверка

После спиливания корпуса транзисторов их необходимо проверить на работоспособность. Для этого нам необходим цифровой мультиметр и источник света.

Базу транзистора подключаем к плюсовому проводу мультиметра, а коллектор к минусовому. Измерительный прибор включаем в режим контроля напряжения с диапазоном 1В.

Направляем источник света на кремниевую пластину и контролируем уровень напряжения. Оно должно быть в пределах от 0.3В до 0.7В. В большинстве случаев один транзистор создает разницу потенциалов 0.35В и силу тока 0.25 мкА.

Для подзарядки сотового телефона нам необходимо создать солнечную панель примерно из 1000-ти транзисторов, которая будет выдавать ток в 200-ти мА.

Сборка

Собирать солнечную батарею из транзисторов можно на любой плоской пластине из материала, не проводящего электричество. Все зависит от вашей фантазии.

При параллельном соединении транзисторов увеличивается сила тока, а при последовательном повышается напряжение источника.

Кроме транзисторов, диодов и медной фольги для изготовления солнечных батарей можно использовать алюминиевые банки, например, пивные, но это будут батареи нагревающие воду, а не вырабатывающие электроэнергию.

Смотрите видео, в котором специалист подробно объясняет, как сделать солнечную батарею из транзисторов своими руками:

Эта статья заинтересует в первую очередь тех, кто любит и умеет мастерить. Конечно, можно купить различные готовые устройства и приборы, в том числе и изделия солнечной фотовольтаики в сборе или россыпью. Но умельцам намного интереснее создать собственное устройство, не похожее на другие, но обладающее уникальными свойствами. Например, из транзисторов своими руками может быть изготовлена солнечная батарея, на базе этой солнечной батареи могут быть собраны различные устройства, например, датчик освещенности или маломощное зарядное устройство.

Собираем солнечную батарею

В промышленных гелиевых модулях в качестве элемента, преобразующего солнечный свет в электричество, используется кремний. Естественно, этот материал прошел соответствующую обработку, которая превратила природный элемент в кристаллический полупроводник. Этот кристалл нарезается на тончайшие пластины, которые затем служат основой для сборки больших солнечных модулей. Этот же материал используется и при изготовлении полупроводниковых приборов. Поэтому, в принципе, из достаточного количества кремниевых транзисторов можно изготовить солнечную батарею.

Для изготовления гелиевой батареи лучше всего использовать старые мощные приборы, имеющие маркировку «П» или «КТ». Чем мощнее транзистор, тем большую площадь имеет кремниевый кристалл, а следовательно, тем большую площадь будет иметь фотоэлемент. Желательно, чтобы они были рабочие, в противном случае их использование может стать проблематичным. Можно, конечно, попробовать использовать и неисправные транзисторы. Но при этом каждый из них следует проверить на предмет отсутствия короткого замыкания на одном из двух переходов: эмиттер – база или коллектор – база.

От того, какова структура используемых транзисторов (р-n-р или n-р-n), зависит полярность создаваемой батареи. Например, KT819 имеет структуру n-р-n, поэтому для него положительным («+») выходом будет вывод базы, а отрицательными («-») – выводы эмиттера и коллектора. А транзисторы типа П201, П416 имеют структуру р-n-р, поэтому для них отрицательным («-») выходом будет вывод базы, а положительными («+») — выводы эмиттера и коллектора. Если взять в качестве фотопреобразователя отечественные П201 – П203, то при хорошем освещении можно получить на выходе ток до трех миллиампер при напряжении в 1.5 вольта.

Транзистор П202М

После того, как будет выбран тип и собрано достаточное количество транзисторов, к примеру, П201 или П416, можно приступать к изготовлению солнечной батареи. Для этого на расточном станке следует сточить фланцы транзисторов и удалить верхнюю часть корпуса. Затем нужно провести рутинную, но необходимую операцию по проверке всех транзисторов на пригодность использования их в качестве фотоэлементов. Для этого следует воспользоваться цифровым мультиметром, установив его в режим миллиамперметра с диапазоном измерения до 20 миллиампер. Соединяем «плюсовой» щуп с коллектором проверяемого транзистора, а «минусовой» — с базой.


Если освещение достаточно хорошее, то мультиметр покажет значение тока в пределах от 0.15 до 0.3 миллиампер. Если значение тока окажется ниже минимального значения, то этот транзистор лучше не использовать. После проверки тока следует проверить напряжение. Не снимая щупов с выводов, мультиметр следует переключить на измерение напряжения в диапазоне до одного вольта. При этом же освещении прибор должен показать напряжение, равное примерно 0.3 вольта. Если показатели тока и напряжения соответствуют приведенным значениям, то транзистор годен для использования в качестве фотоэлемента в составе солнечной батареи.


Схема соединений транзисторов в солнечную батарею

Если есть возможность, то можно попробовать выбрать транзисторы с максимальными показателями. У некоторых транзисторов в плане расположения выводов для монтажа батареи может оказаться более удобным переход база – эмиттер. Тогда свободным остается вывод коллектора. И последнее замечание, которое нужно иметь в виду при изготовлении гелиевой батареи из транзисторов. При сборке батареи следует позаботиться об отводе тепла, так как при нагревании кристалл полупроводника, начиная примерно с температуры +25°С, на каждом последующем градусе теряет около 0.5% от начального напряжения.


Транзисторы П203Э с радиаторами охлаждения

В летний солнечный день кристалл кремния может нагреваться до температуры +80°С. При такой высокой температуре каждый элемент, входящий в состав гелиевой батареи, может терять в среднем до 0.085 вольта. Таким образом, коэффициент полезного действия такой самодельной батареи будет заметно снижаться. Именно для того, чтобы минимизировать потери, и нужен теплоотвод.

Обычный транзистор как элемент солнечной фотовольтаики

Кроме того, что обычный транзистор достаточно просто можно превратить в фотоэлектрический преобразователь, при небольшой фантазии его можно использовать и в других полезных схемах, используя фотоэлектрические свойства полупроводника. И область применения этих свойств может быть самая неожиданная. Причем применять модифицированный транзистор можно в двух вариантах – в режиме солнечной батареи и в режиме фототранзистора. В режиме солнечной батареи с двух выводов (база – коллектор или база – эмиттер) без каких-либо модификаций снимается электрический сигнал, вырабатываемый полупроводником при освещении его.

Фототранзистор представляет собой полупроводниковое устройство, реагирующее на световой поток и работающее во всех диапазонах спектра. Этот прибор преобразовывает излучение в электрический сигнал постоянного тока, одновременно усиливая его. Ток коллектора фототранзистора находится в зависимости от мощности излучения. Чем интенсивнее освещается область базы фототранзистора, тем больше становится ток коллектора.

Из обычного транзистора можно сделать не только фотоэлемент, преобразующий световую энергию в энергию электрическую. Обычный транзистор можно легко превратить в фототранзистор и использовать в дальнейшем уже его новые функциональные возможности. Для такой модификации подходят практически любые транзисторы. Например, серии MП. Если повернуть транзистор выводами кверху, то мы увидим, что вывод базы припаян непосредственно к корпусу транзистора, а выводы эмиттера и коллектора изолированы и заведены вовнутрь. Электроды транзистора расположены треугольником. Если повернуть транзистор так, чтобы вершина этого треугольника – база – была повернута к вам, то коллектор окажется слева, а эмиттер – справа.


Корпус транзистора, сточенный со стороны эмиттера

Теперь надфилем следует аккуратно сточить корпус транзистора со стороны эмиттера до получения сквозного отверстия. Фототранзистор готов к работе. Как и фотоэлемент из транзистора, так и самодельный фототранзистор может быть использован в различных схемах, реагирующих на свет. Например, в датчиках освещенности, которые управляют включением и выключением, например, внешнего освещения.


Схема простейшего датчика освещения

И те, и другие транзисторы могут быть использованы в схемах слежения за положением солнца для управления поворотом солнечных батарей. Слабый сигнал с этих транзисторов достаточно просто усиливается, например, составным транзистором Дарлингтона, который, в свою очередь, уже может управлять силовыми реле.

Примеров использования таких самоделок можно привести великое множество. Сфера их применения ограничивается только фантазией и опытом человека, взявшегося за такую работу. Мигающие елочные гирлянды, регуляторы освещенности в комнате, управление освещением дачного участка… Все это можно сделать своими руками.

В хозяйстве радиоконструктора всегда найдутся старые диоды и транзисторы от ставших ненужными радиоприемников и телевизоров. В умелых руках это — богатство, которому можно найти дельное применение. Например, сделать солнечную батарею своими руками для питания в походных условиях транзисторного радиоприемника. Как известно, при освещении светом полупроводник становится источником электрического тока — фотоэлементом. Этим свойством мы и воспользуемся.

Сила тока и электродвижущая сила такого фотоэлемента зависят от материала полупроводника, величины его поверхности и освещенности. Но чтобы превратить диод или транзистор в фотоэлемент, нужно добраться до полупроводникового кристалла, а, говоря точнее, его нужно вскрыть.

Как это сделать, расскажем чуть позже, а пока загляните в таблицу, где приведены параметры самодельных фотоэлементов. Все значения получены при освещении лампой мощностью 60 Вт на расстоянии 170 мм, что примерно соответствует интенсивности солнечного света в погожий осенний день.

Как видно из таблицы, энергия, вырабатываемая одним фотоэлементом, очень мала, поэтому их объединяют в батареи. Чтобы увеличить ток, отдаваемый во внешнюю цепь, одинаковые фотоэлементы соединяют последовательно. Но наилучших результатов можно добиться при смешанном соединении, когда фотобатарею собирают из последовательно соединенных групп, каждая из которых составляется из одинаковых параллельно соединенных элементов (рис. 3).

Предварительно подготовленные группы диодов собирают на пластине из гетинакса, органического стекла или текстолита, например, так, как показано на рисунке 4. Между собой элементы соединяются тонкими лужеными медными проводами.

Выводы, подходящие к кристаллу, лучше не паять, так как при этом от высокой температуры можно повредить полупроводниковый кристалл. Пластину с фотоэлементом поместите в прочный корпус с прозрачной верхней крышкой. Оба вывода подпаяйте к разъему — к нему будете подключать шнур от радиоприемника.

Солнечная фотобатарея из 20 диодов КД202 (пять групп по четыре параллельно соединенных фотоэлемента) на солнце генерирует напряжение до 2,1 В при токе до 0,8 мА. Этого вполне достаточно для того, чтобы питать радиоприемник на одном-двух транзисторах.

Теперь о том, как превратить диоды и транзисторы в фотоэлементы. Приготовьте тиски, бокорезы, плоскогубцы, острый нож, небольшой молоток, паяльник, оловянно- свинцовый припой ПОС-60, канифоль, пинцет, тестер или микроамперметр на 50-300 мкА и батарейку на 4,5 В. Диоды Д7, Д226, Д237 и другие в похожих корпусах следует разбирать так. Сначала отрежьте бокорезами выводы по линиям А и Б (рис.1). Смятую при этом трубочку В аккуратно расправьте, чтобы освободить вывод Г. Затем диод зажмите в тисках за фланец.

Приложите к сварному шву острый нож и, несильно ударив по тыльной стороне ножа, удалите крышку. Следите за тем, чтобы лезвие ножа не проходило глубоко вовнутрь — иначе можно повредить кристалл. Вывод Д очистите от краски — фотоэлемент готов. У диодов КД202 (а также Д214, Д215, Д242-Д247) плоскогубцами откусите фланец А (рис.2) и отрежьте вывод Б. Как и в предыдущем случае, расправьте смятую трубку В, освободите гибкий вывод Г.

После того, как мы с вами стали изучать биполярные транзисторы, в личные сообщения стало приходить очень много сообщений именно про них. Самые распространенные вопросы звучат примерно так:

Если транзистор состоит из двух диодов, тогда почему бы просто не использовать два диода и не сделать из них простой транзистор?

Почему электрический ток течет от коллектора к эмиттеру (или наоборот), если транзистор состоит из двух диодов, которые соединены или катодами или анодами? Ведь ток потечет только через диод, включенный в прямом направлении, через другой он ведь течь не может?

А ведь правда ваша…Все логично… Но что-то мне кажется, что где-то есть подвох;-). А вот где эта самая «изюминка» мы и рассмотрим в этой статье…

Строение транзистора

Итак, как вы все помните из предыдущих статей, любой биполярный транзистор, скажем так, состоит из двух диодов. Для

эквивалентная схема выглядит вот так:


А для NPN транзистора


как-то вот так:


А что мудрить? Давайте проведем простой опыт!

У нас имеется всеми нами любимый советский транзистор КТ815Б. Он представляет из себя кремниевый транзистор NPN проводимости:


Собираем простую схемку с ОЭ (О бщим Э миттером), чтобы продемонстрировать его некоторые свойства. Этот опыт я показывал в предыдущих статьях. Но как говорится, повторение — мать учения.

Для демонстрации опыта нам понадобится маломощная лампочка накаливания и парочка Блоков питания . Собираем все это дело вот по такой схеме:


где у нас Bat1 — это блок питания, который у нас включается между базой и эмиттером, а Bat2 — блок питания, который у нас включается между коллектором и эмиттером, и в придачу последовательно цепляется еще лампочка.

Все это выглядит вот так:


Так как лампочка нормально светит при напряжении в 5 В, на Bat 2 я также выставил 5 В.

На Bat 1 плавно повышаем напряжение… и при напряжении в 0,6 В


у нас загорается лампочка. Следовательно, наш транзистор «открылся»


Но раз уж транзистор состоит из диодов, то почему бы нам не взять два диода и не «сделать» из них транзистор? Сказано — сделано. Собираем эквивалентную схему транзистора КТ815Б из двух диодов марки 1N4007.


На рисунке ниже я обозначил выводы диодов, как анод и катод, а также обозначил выводы «транзистора».


Собираем все это дело по такой же схеме:



Так как наш транзистор КТ815Б были кремниевый, и диоды 1N4007 тоже кремниевые, то по идее транзистор из диодов должен открыться при напряжении 0,6-0,7 В. Добавляем напряжение на Bat1 до 0,7 В…


и…

нет, лампочка не горит ((


Если обратите внимание на блок питания Bat1, то можно увидеть, что потребление при 0,7 В составляло уже 0,14 А.

Проще говоря, если бы мы еще чуток поддали напряжение, то спалили бы диод «база-эмиттер», если, конечно, вспомнить вольтамперная характеристику (ВАХ) диода.

Но почему, в чем дело? Почему транзистор КТ815Б, который по сути состоит из таких же кремниевых диодов пропускает через коллектор-эмиттер электрический ток, а два диода, спаянных также, не работают как транзистор? Где же зарыта собака?

А вы знаете, как в транзисторе расположены эти «диоды»? Если учесть, что N полупроводник — это хлеб, а тонкий слой ветчины — это P полупроводник, то в транзисторе они располагаются примерно вот так (на салат не смотрим):

Дело все в том, что база в транзисторе по ширине очень тонкая , как эта ветчина, а коллектор и эмиттер по ширине как эти половинки хлеба (немного преувеличиваю конечно, они чуть меньше), поэтому, транзистор, ведет себя как транзистор:-), то есть открывается и пропускает ток через коллектор-эмиттер.

Благодаря тому, что база очень тонкая по ширине, значит два P-N перехода находятся на очень маленьком расстоянии друг от друга и между ними происходит взаимодействие. Это взаимодействие называется транзисторным эффектом. А какой может быть транзисторный эффект между диодами, у которых расстояние между двумя P-N переходами как до Луны?

Электроника окружает нас всюду. Но практически никто не задумывается о том, как вся эта штука работает. На самом деле все довольно просто. Именно это мы и постараемся сегодня показать. А начнем с такого важного элемента, как транзистор. Расскажем, что это такое, что делает, и как работает транзистор.

Что такое транзистор?

Транзистор – полупроводниковый прибор, предназначенный для управления электрическим током.

Где применяются транзисторы? Да везде! Без транзисторов не обходится практически ни одна современная электрическая схема. Они повсеместно используются при производстве вычислительной техники, аудио- и видео-аппаратуры.

Времена, когда советские микросхемы были самыми большими в мире , прошли, и размер современных транзисторов очень мал. Так, самые маленькие из устройств имеют размер порядка нанометра!

Приставка нано- обозначает величину порядка десять в минус девятой степени.

Однако существуют и гигантские экземпляры, использующиеся преимущественно в областях энергетики и промышленности.

Существуют разные типы транзисторов: биполярные и полярные, прямой и обратной проводимости. Тем не менее, в основе работы этих приборов лежит один и тот же принцип. Транзистор — прибор полупроводниковый. Как известно, в полупроводнике носителями заряда являются электроны или дырки.

Область с избытком электронов обозначается буквой n (negative), а область с дырочной проводимостью – p (positive).

Как работает транзистор?

Чтобы все было предельно ясно, рассмотрим работу биполярного транзистора (самый популярный вид).

(далее – просто транзистор) представляет собой кристалл полупроводника (чаще всего используется кремний или германий ), разделенный на три зоны с разной электропроводностью. Зоны называются соответственно коллектором , базой и эмиттером . Устройство транзистора и его схематическое изображение показаны на рисунке ни же

Разделяют транзисторы прямой и обратной проводимости. Транзисторы p-n-p называются транзисторами с прямой проводимостью, а транзисторы n-p-n – с обратной.

Теперь о том, какие есть два режима работы транзисторов. Сама работа транзистора похожа на работу водопроводного крана или вентиля. Только вместо воды – электрический ток. Возможны два состояния транзистора – рабочее (транзистор открыт) и состояние покоя (транзистор закрыт).

Что это значит? Когда транзистор закрыт, через него не течет ток. В открытом состоянии, когда на базу подается малый управляющий ток, транзистор открывается, и большой ток начинает течь через эмиттер-коллектор.

Физические процессы в транзисторе

А теперь подробнее о том, почему все происходит именно так, то есть почему транзистор открывается и закрывается. Возьмем биполярный транзистор. Пусть это будет n-p-n транзистор.

Если подключить источник питания между коллектором и эмиттером, электроны коллектора начнут притягиваться к плюсу, однако тока между коллектором и эмиттером не будет. Этому мешает прослойка базы и сам слой эмиттера.

Если же подключить дополнительный источник между базой и эмиттером, электроны из n области эмиттера начнут проникать в область баз. В результате область базы обогатиться свободными электронами, часть из которых рекомбинирует с дырками, часть потечет к плюсу базы, а часть (большая часть) направится к коллектору.

Таким образом, транзистор получается открыт, и в нем течет ток эмиттер коллектор. Если напряжение на базе увеличить, увеличится и ток коллектор эмиттер. Причем, при малом изменении управляющего напряжения наблюдается значительный рост тока через коллектор-эмиттер. Именно на этом эффекте и основана работа транзисторов в усилителях.

Вот вкратце и вся суть работы транзисторов. Нужно рассчитать усилитель мощности на биполярных транзисторах за одну ночь, или выполнить лабораторную работу по исследованию работы транзистора? Это не проблема даже для новичка, если воспользоваться помощью специалистов нашего студенческого сервиса .

Не стесняйтесь обращаться за профессиональной помощью в таких важных вопросах, как учеба! А теперь, когда у вас уже есть представление о транзисторах, предлагаем расслабиться и посмотреть клип группы Korn “Twisted transistor”! Например, вы решили , обращайтесь в Заочник.

Рекомендуем также

Солнечная батарея из диодов и транзисторов | Мастер-класс своими руками

На чтение 3 мин.

В хозяйстве радиоконструктора всегда найдутся старые диоды и транзисторы от ставших ненужными радиоприемников и телевизоров. В умелых руках это — богатство, которому можно найти дельное применение. Например, сделать солнечную батарею своими руками для питания в походных условиях транзисторного радиоприемника. Как известно, при освещении светом полупроводник становится источником электрического тока — фотоэлементом. Этим свойством мы и воспользуемся.

Сила тока и электродвижущая сила такого фотоэлемента зависят от материала полупроводника, величины его поверхности и освещенности. Но чтобы превратить диод или транзистор в фотоэлемент, нужно добраться до полупроводникового кристалла, а, говоря точнее, его нужно вскрыть. 

Как это сделать, расскажем чуть позже, а пока загляните в таблицу, где приведены параметры самодельных фотоэлементов. Все значения получены при освещении лампой мощностью 60 Вт на расстоянии 170 мм , что примерно соответствует интенсивности солнечного света в погожий осенний день. 

Как видно из таблицы, энергия, вырабатываемая одним фотоэлементом, очень мала, поэтому их объединяют в батареи. Чтобы увеличить ток, отдаваемый во внешнюю цепь, одинаковые фотоэлементы соединяют последовательно. Но наилучших результатов можно добиться при смешанном соединении, когда фотобатарею собирают из последовательно соединенных групп, каждая из которых составляется из одинаковых параллельно соединенных элементов (рис. 3). 

Предварительно подготовленные группы диодов собирают на пластине из гетинакса, органического стекла или текстолита, например, так, как показано на рисунке 4. Между собой элементы соединяются тонкими лужеными медными проводами. 

Выводы, подходящие к кристаллу, лучше не паять, так как при этом от высокой температуры можно повредить полупроводниковый кристалл. Пластину с фотоэлементом поместите в прочный корпус с прозрачной верхней крышкой. Оба вывода подпаяйте к разъему — к нему будете подключать шнур от радиоприемника. 

Солнечная фотобатарея из 20 диодов КД202 (пять групп по четыре параллельно соединенных фотоэлемента) на солнце генерирует напряжение до 2,1 В при токе до 0,8 мА. Этого вполне достаточно для того, чтобы питать радиоприемник на одном-двух транзисторах.

Теперь о том, как превратить диоды и транзисторы в фотоэлементы. Приготовьте тиски, бокорезы, плоскогубцы, острый нож, небольшой молоток, паяльник, оловянно- свинцовый припой ПОС-60, канифоль, пинцет, тестер или микроамперметр на 50-300 мкА и батарейку на 4,5 В. Диоды Д7, Д226, Д237 и другие в похожих корпусах следует разбирать так. Сначала отрежьте бокорезами выводы по линиям А и Б (рис.1). Смятую при этом трубочку В аккуратно расправьте, чтобы освободить вывод Г. Затем диод зажмите в тисках за фланец. 

Приложите к сварному шву острый нож и, несильно ударив по тыльной стороне ножа, удалите крышку. Следите за тем, чтобы лезвие ножа не проходило глубоко вовнутрь — иначе можно повредить кристалл. Вывод Д очистите от краски — фотоэлемент готов. У диодов КД202 (а также Д214, Д215, Д242-Д247) плоскогубцами откусите фланец А (рис.2) и отрежьте вывод Б. Как и в предыдущем случае, расправьте смятую трубку В, освободите гибкий вывод Г.

Возобновляемый источник энергии — солнечная энергия от Гелиос Хаус

Опубликовано 23 мая 2020
Ни для кого не секрет, что, при производстве солнечных батарей, а также при их монтаже, используют диоды. Тем не менее, у большинства пользователей нет четкого понимания о том, какую роль эти диоды выполняют и зачем они вообще нужны.
Мы постараемся пролить свет на этот сложный вопрос и сформулируем основные правила применения диодов при монтаже солнечных электростанций.

По большей части солнечные батареи состоят из некоторого количества солнечных ячеек. Простейшая эквивалентная схема солнечной ячейки выглядит следующим образом:
  
Рис. 1 Эквивалентная схема фотоэлектрической ячейки

Здесь Rп – последовательное сопротивление фотоэлектрической ячейки, Rш – шунтовое (параллельное) сопротивление фотоэлектрической ячейки.
Обычно в солнечной панели все элементы соединяются последовательно, что может приводить к проблеме «черного пятна». Рассмотрим схему солнечной батареи. Нагрузку обозначим как Rн.
  
Рис.2 Схема солнечной батареи

Если затеняется один из элементов, исчезает его ЭДС, а активное сопротивление растет по мере затенения. Нетрудно догадаться, что на затененной ячейке выделится большая часть мощности солнечной батареи, от чего ячейка может перегреться и выйти из строя, а вместе с ней и вся солнечная панель.
Для предотвращения этого нежелательного эффекта каждую фотоэлектрическую ячейку нужно шунтировать диодом.

Рис. 3 Схема фотоэлектрической панели с шунтирующими диодами.

Если солнечная ячейка освещена, шунтирующий диод заперт ЭДС самой ячейки, и ток через него не идет, солнечная батарея работает в обычном режиме. При затенении исчезает ЭДС, диод открывается и весть ток идет мимо ячейки, не повреждая её. Таким образом, фотоэлектрическая ячейка, равно как и вся солнечная батарея, не выходит из строя.

Конечно, шунтировать каждую ячейку очень сложно и дорого, поэтому обычно диоды подключают к некоторой группе ячеек. В зависимости от мощности и конструкции солнечной батареи, в монтажной коробке может быть различное количество шунтирующих диодов.

Теперь, наверняка, понятно, зачем нужны шунтирующие диоды, также совершенно ясно, что ставить их отдельно не нужно, они уже есть внутри солнечных батарей. Могут встречаться солнечные батареи и без шунтирующих диодов, однако это большая редкость.

Блокирующие диоды для солнечных панелей


Помимо шунтирующих диодов широко применяются и блокирующие. Зачем они нужны? Рассмотрим параллельное соединение двух солнечных батарей. Для наглядности изобразим их как диоды.
                   
Рис.4 Параллельное соединение двух солнечных батарей.

При затенении одной из солнечных батарей, даже частичном, возникнет довольно неприятная картина: затененный модуль станет нагрузкой для освещенного, возникнет противоток и дополнительный нагрев. Ситуация усугубляется, если сопротивление нагрузки велико, а это запросто может быть, если аккумулятор заряжен. В предельном случае имеет место просто короткое замыкание освещенной панели через затененную.
Тем не менее, если солнечных батарей две, то все не так страшно, в цепи будет течь ток короткого замыкания одной солнечной батареи, который, как известно, не так велик, чтобы как-то повредить панель.
                
Рис.5 Параллельное соединение трех солнечных батарей.

Другое дело, если параллельно соединено много солнечных батарей, больше двух. Тогда, при затенении, в цепи может протекать сумма нескольких токов короткого замыкания и затененный солнечный модуль запросто может выйти из строя. В данном случае, чтобы исключить противоток, следует установить блокирующий диод для каждой параллельной цепочки, будь это одна солнечная батарея или несколько, соединенных последовательно.

             

Рис. 6 Применение блокирующих диодов при параллельном соединении солнечных батарей.

Итак, мы рассмотрели тот единственный случай, когда действительно нужно дополнительно устанавливать блокирующие диоды.
Подключается диод при помощи МС4 коннекторов. Прелесть в том, что подключить его в неверном направлении просто невозможно, так как МС4 + и – разные и они просто не подойдут, если направление неверное. Диоды характеризуются предельным током, от 5 до 30 А. Больше 30А вряд ли получится встретить, так как это максимальный ток для МС4 коннектора.

Намеренное затенение солнечных батарей


Затенение солнечных батарей является большой проблемой, однако иногда оно создается намеренно. Довольно популярна идея установки солнечных батарей на разные стороны света, допустим, на восток и на запад. Идея, действительна, хорошая. Пожертвовав суммарной дневной выработкой, мы улучшаем распределение этой выработки в течении дня, то есть увеличиваем утреннюю и вечернюю часть. Таким образом, аккумулятор меньше циклируется и живет дольше. Использовать в подобных системах следует два независимых трекера, то есть два солнечных контроллера, что вполне логично, солнечные массивы освещены по-разному и каждый имеет свою рабочую точку.
Пример такой электростанции мы уже разбирали в обзоре «Установка солнечных батарей на разные скаты крыши».
Тем не менее, очень часто, по большей части из экономии, оба солнечных массива подключают к одному контроллеру. Якобы второй контроллер вообще не нужен, а влияние солнечных батарей друг на друга можно исключить при помощи диодов. Применяется даже термин – «развязывающие» диоды. Действительно, блокирующие диоды в данной ситуации просто необходимы, и скорее уже как противопожарная мера. Тем не менее, в течение дня один из солнечных массивов постоянно блокирован диодом, работает только самый освещенный. По сути, солнечные батареи мешают работать друг другу и толку от такой системы совсем не много.
Итак, имея солнечные батареи в разных условиях, это могут быть просто разные солнечные панели, разная ориентация по сторонам света, или разный угол установки — используйте отдельные контроллеры заряда. Диоды вам не помогут сохранить выработку. Вообще, как мы выяснили, диоды нужно ставить лишь в одном случае, когда параллельно соединены три и более солнечных батареи или группы солнечных батарей.

Вам могут быть интересны:
Монтаж солнечной электростанции своими руками
Инвертор для солнечной электростанции. Что внутри?
Защита солнечных батарей. Устройства защиты и предохранители фотоэлектрической системы

фотоэлектрические преобразователи энергии

 

резисторы и конденсаторы     полупроводниковые приборы    акустические приборы     микросхемы     солнечные фотоэлементы    SMD компоненты   реле электромагнитные   полупроводниковые оптоприборы

        ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭНЕРГИИ

На этой страничке поговорим о питании аппаратуры от солнечной энергии. 

Первые солнечные элементы появились еще в 50-х годах прошлого столетия в лаборатории Белла.

Принцип работы кремниевого солнечного элемента достаточно прост и заключается в следующем: при освещении кремниевый солнечный элемент генерирует электрическое напряжение величиной 0,5 вольта, независимо от его размеров. От размера (площади) элемента зависти только генерируемый им ток. Чем больше площадь поверхности элемента, тем больший ток он может дать в нагрузку. Сила тока также зависит от длины волны света и его интенсивности. Чем выше интенсивность освещенности элемента, тем больший ток он сможет генерировать.

Солнечный элемент по сути своей представляет собой кремниевый полупроводниковый диод. На одном из переходов диода контактный слой сплошной, а на противоположном — выполнен в виде сетки (для того, чтобы фотоны света беспрепятственно проникали в толщу перехода).

Сами по себе кремниевые солнечные элементы — штуки довольно дорогие, поэтому поговорим о возможности их замены (в отдельных случаях) более дешевыми полупроводниковыми элементами.

Для примера можно взять фотодиод. Исходя из соображения получения максимально возможного тока, следует использовать фотодиоды максимальных размеров, например типа ФД263. Такие диоды использовались раньше в системах дистанционного управления в бытовой аппаратуре. Данный фотодиод имеет кристалл с размерами 5 на 5 миллиметров и при освещении прямыми солнечными лучами  способен отдавать в нагрузку ток до 3 миллиампер. Конечно, это очень маленький ток, но его можно использовать для зарядки малогабаритного аккумулятора. Для подзарядки, например аккумуляторной батареи типа 7Д-0,125, напряжением 9 вольт, нам нужно будет соединить последовательно 24 фотодиода. Для того, чтобы исключить разрядку аккумулятора и порчу фотодиодов в темное время суток, последовательно с фотодиодами следует включить защитный диод.

 

Резистор R1 служит для защиты солнечной батареи от перегрузки. Стабилитрон нужно подобрать на напряжение стабилизации около 10 вольт — он служит для защиты аккумулятора от перезарядки.

Также в качестве маломощного источника питания от энергии солнца можно применить светодиоды. Так как площадь поверхности у светодиода ничтожно маленькая, от такого элемента можно будет снять ток в нагрузку не более 1 миллиампера…

В радиолюбительских изданиях, начиная с 60-х годов прошлого столетия упорно перепечатывается статья об изготовлении солнечной батареи из германиевых диодов типа Д9. Данный совет был проверен мной много лет назад… С полной уверенностью могу сказать — ЭТОТ СОВЕТ — «ФИЛЬКИНА ГРАМОТА»! Такая батарея при освещении прямыми солнечными лучами вырабатывает напряжение, равное НУЛЮ! Поэтому мой вам совет — не тратьте время и средства на проверку данной конструкции! Другое дело, когда для изготовления солнечной батареи используются кремниевые полупроводниковые приборы (например —  мощные транзисторы — в этом случае используется только один из переходов коллекторно-базовый, или эмиттерно-базовый), но такая батарея вырабатывает очень маленький ток и обладает большим внутренним сопротивлением. Для получения приемлемых результатов приходится применять 30-50 штук таких транзисторов. По стоимости такая батарея может уже сравниться с «настоящей» и экономически нецелесообразна… Можно попробовать изготовить солнечную батарею из кремниевых диодов, например типа Д226 — для этого нужно аккуратно вскрыть металлический корпус и извлечь кристалл, но такая батарея также не дает приемлемых результатов.

 В последнее время в магазине почтового агенства «Десси_Ру» (в закладке «Наборы Мастер_Кит) появились в продаже отдельные солнечные элементы по приемлемой (на мой взгляд) цене.

Также в интернет-магазине http://sdelay.eu/  можно приобрести по низкой цене солнечные элементы и батареи:

Показанная на фото выше батарея при размерах 40 на 40 миллиметров выдает в нагрузку (при прямом солнечном освещении) напряжение около 2,5 вольт и ток порядка 50 миллиампер. Стоит такая батарея около 1 Евро (плюс — пересылка)… 

В настоящее время батарея из 8 таких элементов (включены в две группы по 4 элемента последовательно, группы соединены параллельно) обеспечивает электроэнергией мой садовый домик. Самодельные светильники из 1-ваттных (и полуваттных!) светодиодов отлично справляются с функцией освещения.  Так 3 ватта светодиодного освещения достаточно для домика с площадью около 12-15 квадратных метров… Наличие на блоке аккумуляторов USB разьема позволяет производить зарядку мобильного телефона и планшетника. Применение поликристаллических фотоэлементов позволяет заряжать аккумулятор и в пасмурные дни (с несколько меньшей эффективностью!). В качестве аккумулятора я использую 3 штуки  6-вольтовых,  Китайского производства, каждый (если верить описанию!) имеет емкость 4,5 ампер-часа, включенных через диоды Шоттки по приведенной ниже схеме:

Для устранения перезарядки аккумуляторов я использую простейший стабилизатор напряжения «параллельного» типа на напряжение около 7 вольт.

Стабилитрон подбирается исходя из напряжения стабилизации схемы (в данном случае — это 7 — 7,2 вольта). Транзистор — типа КТ 817 — устанивливаем на металлический корпус (или теплоотвод с площадью порядка 10 — 20  квадратных сантиметров). Применение теплоотвода, в принципе необязательно, но эта процедура увеличивает надежность. Так как у солнечного фотоэлемента Вольт-Амперная характеристика имеет пологий вид, применение резистора на входе устройства необязательно. Полезно включить на входе (в положительный провод) диод Шоттки (но это также не обязательно!). На мой взгляд, более целесообразно для освещения садового домика использовать 12 — вольтовую сеть. Применение 12-вольтового автомобильного аккумулятора потребует использования и более мощных солнечных панелей и драйвера для зарядки… Это уже следующая тема для экспериментов…

Если вас заинтересовала данная тема — более подробно вы сможете прочитать об этом в книге Т.Байерса «20 Конструкций с солнечными элементами», выпущенной издательством «Мир» в 1988 году. Скачать книгу (2,1 мБ) можно здесь.

Книга также имеется на диске «120 книг…» на сайте www.book0.front.ru

 

 

Как сделать солнечный элемент из транзистора

У большинства начинающих любителей электроники наверняка есть пара сгоревших силовых транзисторов, таких как 2N3055, которые прячутся в ящике для мусора.

Предположим, что их внутренние полупроводниковые переходы все еще не повреждены, устройство можно преобразовать в симпатичный маленький солнечный элемент, отпилив или отпилив верхнюю крышку устройства, чтобы открыть внутренний встроенный кристалл чипа.

Сколько тока может генерировать солнечный элемент 2N3055?

Когда этот полупроводниковый кристалл 2N3055 подвергается воздействию сильного солнечного света, он, вероятно, выйдет из строя примерно на 0.7 В при токе до 20 мА. График демонстрирует зависимость выходного напряжения от тока нагрузки.

Как увеличить ток

Так как площадь поверхности кремниевого чипа мала по сравнению со стандартным солнечным элементом, вам может потребоваться увеличительное стекло или выпуклая линза, чтобы концентрировать солнечные лучи на кремниевом кристалле кристалла, чтобы увеличить выходную мощность. Текущий.

С другой стороны, категорически не рекомендуется использовать очень сильный концентрированный солнечный свет, иначе он может навсегда сжечь переход транзистора!

Преимущества использования нового 2N3055

В случае использования транзистора в хорошем состоянии, выходной ток может удвоиться, когда переход коллектор-база и эмиттер-база соединены параллельно, как показано на принципиальной схеме.

Это может быть невозможно, если транзистор уже неисправен. Это связано с тем, что поврежденный транзистор может иметь неисправный переход, который может быть закорочен, вызывая короткое замыкание на выходе солнечного элемента.

Как получить 12 В от солнечного элемента 2N3055

Чтобы получить 12 В от индивидуальных солнечных элементов 2N3055, вам, возможно, придется соединить 18 из них последовательно, как показано на следующей диаграмме.

Поскольку каждое устройство способно производить около 0,7 В, общее генерируемое напряжение может быть около 0.7 x 18 = 12,6 В. Однако максимальный ток не изменится и будет по-прежнему около 40 мА.

Предупреждение. Не используйте устаревшие германиевые силовые транзисторы, поскольку они могут содержать чрезвычайно токсичные ингредиенты. С другой стороны, ведущий производитель полупроводников убедился, что более современные кремниевые устройства, включая 2N3055, абсолютно безопасны в этом отношении.

9 Простые схемы зарядного устройства на солнечной батарее

Простые солнечные зарядные устройства — это небольшие устройства, которые позволяют быстро и дешево заряжать аккумулятор с помощью солнечной энергии.

Простое солнечное зарядное устройство должно иметь встроенные 3 основные функции:

  • Оно должно быть недорогим.
  • Непрофессионал дружелюбен и прост в сборке.
  • Должен быть достаточно эффективным, чтобы удовлетворить основные потребности в зарядке аккумулятора.

В этом посте всесторонне объясняются девять лучших, но простых схем зарядного устройства для солнечных батарей с использованием IC LM338, транзисторов, MOSFET, понижающего преобразователя и т. Д., Которые могут быть построены и установлены даже неспециалистом для зарядки всех типов батарей и работы с другим сопутствующим оборудованием

Обзор

Солнечные панели для нас не новость, и сегодня они широко используются во всех секторах.Основное свойство этого устройства — преобразование солнечной энергии в электрическую — сделало его очень популярным, и теперь оно серьезно рассматривается как будущее решение всех кризисов или дефицитов электроэнергии.

Солнечная энергия может использоваться непосредственно для питания электрического оборудования или просто храниться в соответствующем накопителе для дальнейшего использования.

Обычно есть только один эффективный способ хранения электроэнергии — использование аккумуляторных батарей.

Аккумуляторные батареи, вероятно, являются лучшим и наиболее эффективным способом сбора или хранения электроэнергии для дальнейшего использования.

Энергия от солнечного элемента или солнечной панели также может эффективно храниться, чтобы ее можно было использовать в соответствии с собственными предпочтениями, обычно после захода солнца или когда стемнело, и когда накопленная мощность становится очень необходимой для работы огни.

Хотя это может показаться довольно простым, зарядка аккумулятора от солнечной панели никогда не бывает легкой по двум причинам:

Напряжение от солнечной панели может сильно варьироваться в зависимости от падающих солнечных лучей и

Ток также варьируется по тем же причинам, указанным выше.

Две вышеуказанные причины могут сделать параметры зарядки типичной аккумуляторной батареи очень непредсказуемыми и опасными.

ОБНОВЛЕНИЕ:

Прежде чем углубляться в следующие концепции, вы, вероятно, можете попробовать это очень простое зарядное устройство для солнечных батарей, которое обеспечит безопасную и гарантированную зарядку небольшой батареи 12 В 7 Ач через небольшую солнечную панель:

Требуемые детали

  • Солнечная панель — 20 В, 1 ампер
  • IC 7812 — 1 шт.
  • 1N4007 Диоды — 3 шт.
  • 2к2 Резистор 1/4 Вт — 1 шт.

Выглядит круто, не правда ли.Фактически, ИС и диоды могут уже лежать в вашем электронном мусорном ящике, поэтому их необходимо покупать. Теперь давайте посмотрим, как их можно настроить для окончательного результата.

Расчетное время, необходимое для зарядки аккумулятора с 11 В до 14 В, составляет около 8 часов.

Как мы знаем, IC 7812 выдает фиксированное напряжение 12 В на выходе, которое нельзя использовать для зарядки аккумулятора 12 В. 3 диода, подключенные к его клеммам заземления (GND), введены специально для решения этой проблемы и для увеличения выхода IC примерно до 12 + 0.7 + 0,7 + 0,7 В = 14,1 В, что как раз и требуется для полной зарядки аккумулятора 12 В.

Падение на 0,7 В на каждом диоде увеличивает порог заземления ИС на установленный уровень, вынуждая ИС регулировать выход на уровне 14,1 В вместо 12 В. Резистор 2k2 используется для активации или смещения диодов, чтобы он мог провести и обеспечить запланированное полное падение на 2,1 В.

Делаем это еще проще

Если вы ищете еще более простое солнечное зарядное устройство, то, вероятно, нет ничего проще, чем подключить солнечную панель соответствующего номинала напрямую к соответствующей батарее через блокирующий диод, как показано ниже:

Хотя вышеуказанная конструкция не включает в себя регулятор, она все равно будет работать, поскольку токовый выход панели является номинальным, и это значение будет показывать только ухудшение по мере того, как солнце меняет свое положение.

Однако для аккумулятора, который не полностью разряжен, описанная выше простая настройка может нанести некоторый вред аккумулятору, так как аккумулятор будет быстро заряжаться и будет продолжать заряжаться до небезопасного уровня и в течение более длительных периодов времени. время.

1) Использование LM338 в качестве солнечного контроллера

Но благодаря современным универсальным микросхемам, таким как LM 338 и LM 317, которые могут очень эффективно справляться с вышеуказанными ситуациями, делая процесс зарядки всех аккумуляторных батарей через солнечную панель очень безопасным и желательно.

Схема простого зарядного устройства для солнечных батарей LM338 показана ниже с использованием IC LM338:

На принципиальной схеме показана простая установка с использованием IC LM 338, настроенного для работы в стандартном режиме регулируемого источника питания.

Использование функции контроля тока

Особенностью конструкции является то, что она также включает функцию контроля тока.

Это означает, что, если ток имеет тенденцию к увеличению на входе, что обычно может иметь место, когда интенсивность солнечных лучей увеличивается пропорционально, напряжение зарядного устройства пропорционально падает, снижая ток до указанного номинального значения.

Как видно на схеме, коллектор / эмиттер транзистора BC547 подключен через ADJ и землю, он становится ответственным за инициирование действий по управлению током.

По мере увеличения входного тока батарея начинает потреблять больше тока, что создает напряжение на R3, которое преобразуется в соответствующий базовый привод для транзистора.

Транзистор проводит и корректирует напряжение через C LM338, так что скорость тока регулируется в соответствии с безопасными требованиями к батарее.

Формула предела тока:

R3 можно рассчитать по следующей формуле

R3 = 0,7 / Максимальный предел тока

PCB Конструкция для описанной выше простой схемы зарядного устройства солнечной батареи приведена ниже:

Измеритель и входной диод не входят в состав печатной платы.

2) Схема зарядного устройства солнечной батареи за 1 доллар

Вторая конструкция объясняет дешевую, но эффективную, менее чем за 1 доллар дешевую, но эффективную схему солнечного зарядного устройства, которую может построить даже неспециалист для использования эффективной зарядки солнечных батарей.

Вам понадобится только панель солнечных батарей, селекторный переключатель и несколько диодов для установки достаточно эффективного солнечного зарядного устройства.

Что такое слежение за солнечной точкой максимальной мощности?

Для непрофессионала это было бы чем-то слишком сложным и изощренным, чтобы понять, и системой, включающей экстремальную электронику.

В некотором смысле это может быть правдой, и, конечно же, MPPT — это сложные высокопроизводительные устройства, которые предназначены для оптимизации зарядки аккумулятора без изменения кривой V / I солнечной панели.

Проще говоря, MPPT отслеживает мгновенное максимальное доступное напряжение от солнечной панели и регулирует скорость зарядки аккумулятора таким образом, чтобы напряжение панели оставалось неизменным или вдали от нагрузки.

Проще говоря, солнечная панель будет работать наиболее эффективно, если ее максимальное мгновенное напряжение не снижается близко к напряжению подключенной батареи, которая заряжается.

Например, если напряжение холостого хода вашей солнечной панели составляет 20 В, а заряжаемая батарея рассчитана на 12 В, и если вы подключите два напрямую, напряжение на панели упадет до напряжения батареи, что приведет к слишком неэффективно.

И наоборот, если бы вы могли сохранить неизменным напряжение панели, но при этом извлечь из него наилучший вариант зарядки, это заставило бы систему работать по принципу MPPT.

Таким образом, все дело в оптимальной зарядке аккумулятора без снижения напряжения на панели.

Существует один простой и нулевой метод реализации вышеуказанных условий.

Выберите солнечную панель, напряжение холостого хода которой соответствует напряжению зарядки аккумулятора. То есть для батареи 12 В вы можете выбрать панель с напряжением 15 В, что обеспечит максимальную оптимизацию обоих параметров.

Однако практически вышеуказанных условий может быть трудно достичь, потому что солнечные панели никогда не производят постоянную мощность и имеют тенденцию генерировать ухудшающиеся уровни мощности в ответ на меняющееся положение солнечных лучей.

Вот почему всегда рекомендуется использовать солнечную батарею с гораздо более высоким номиналом, чтобы даже в худших дневных условиях она продолжала заряжаться.

Сказав, что нет необходимости использовать дорогие системы MPPT, вы можете получить аналогичные результаты, потратив на это несколько долларов.Следующее обсуждение прояснит процедуры.

Как работает схема

Как обсуждалось выше, чтобы избежать ненужной нагрузки на панель, нам необходимо создать условия, идеально соответствующие напряжению фотоэлектрической батареи и напряжению батареи.

Это можно сделать, используя несколько диодов, дешевый вольтметр или имеющийся у вас мультиметр и поворотный переключатель. Конечно, при цене около 1 доллара вы не можете ожидать, что он будет автоматическим, вам, возможно, придется работать с переключателем довольно много раз в день.

Мы знаем, что прямое падение напряжения на выпрямительном диоде составляет около 0,6 В, поэтому, добавив несколько диодов последовательно, можно изолировать панель от перетаскивания на подключенное напряжение батареи.

Ссылаясь на схему, приведенную ниже, можно организовать маленькое классное зарядное устройство MPPT с использованием показанных дешевых компонентов.

Предположим, что на схеме напряжение холостого хода панели составляет 20 В, а батарея рассчитана на 12 В.

Их прямое подключение приведет к увеличению напряжения панели до уровня заряда батареи, что сделает работу неприемлемой.

Последовательно добавляя 9 диодов, мы эффективно изолируем панель от нагрузки и перетаскивания к напряжению батареи, но при этом извлекаем из нее максимальный зарядный ток.

Общее прямое падение объединенных диодов будет около 5 В, плюс напряжение зарядки аккумулятора 14,4 В дает около 20 В, что означает, что после последовательного подключения всех диодов во время пикового солнечного света напряжение на панели незначительно упадет до 19 В. эффективная зарядка аккумулятора.

Теперь предположим, что солнце начинает опускаться, вызывая падение напряжения на панели ниже номинального. Это можно отслеживать с помощью подключенного вольтметра и пропускать несколько диодов до тех пор, пока аккумулятор не будет восстановлен с получением оптимальной мощности.

Символ стрелки, показанный при подключении к плюсу напряжения панели, можно заменить поворотным переключателем для рекомендуемого выбора диодов, включенных последовательно.

Реализовав описанную выше ситуацию, можно эффективно моделировать четкие условия зарядки MPPT без использования дорогостоящих устройств.Вы можете сделать это для всех типов панелей и батарей, просто подключив большее количество диодов последовательно.

3) Схема солнечного зарядного устройства и драйвера для белого светодиода SMD высокой мощности 10 Вт / 20 Вт / 30 Вт / 50 Вт

Третья идея учит нас, как построить простой светодиод на солнечной батарее со схемой зарядного устройства для освещения светодиодов высокой мощности (SMD) в порядка 10 ватт на 50 ватт. Светодиоды SMD полностью защищены термически и от перегрузки по току с помощью недорогого каскада ограничения тока LM 338. Идею запросил г-н.Сарфраз Ахмад.

Технические характеристики

В основном я сертифицированный инженер-механик из Германии 35 лет назад, много лет работал за границей и уехал много лет назад из-за личных проблем дома.
Извините, что беспокою вас, но я знаю о ваших способностях и опыте в области электроники и искренности, чтобы помочь и направить таких начинающих, как я. Я видел эту схему где-то для 12 В постоянного тока.

Я подключил SMD, 12 В 10 Вт, конденсатор 1000 мкФ, 16 В и мостовой выпрямитель, на нем вы можете увидеть номер детали.Когда я включаю свет, выпрямитель начинает нагреваться, и оба SMD тоже. Боюсь, если оставить эти лампы включенными в течение длительного времени, это может повредить SMD и выпрямитель. Не знаю, в чем проблема. Вы можете мне помочь.

У меня на крыльце есть свет, который включается на диске и выключается на рассвете. К сожалению, из-за отключения нагрузки, когда нет электричества, этот свет не горит до тех пор, пока электричество не вернется.

Я хочу установить как минимум два SMD (12 В) с LDR, чтобы, как только свет погас, загорелся свет SMD.Я хочу добавить еще два аналогичных светильника в другом месте на крыльце автомобиля, чтобы все они были освещены. Я думаю, что если я подключу все эти четыре SMD-светильника к источнику питания 12 В, который будет получать питание от цепи ИБП.

Конечно, это приведет к дополнительной нагрузке на батарею ИБП, которая вряд ли полностью заряжена из-за частого отключения нагрузки. Другое лучшее решение — установить 12-вольтную солнечную панель и прикрепить к ней все четыре SMD-светильника. Он зарядит аккумулятор и включит / выключит свет.

Эта солнечная панель должна поддерживать эти огни всю ночь и отключаться на рассвете. Пожалуйста, также помогите мне и расскажите подробнее об этой схеме / проекте.

Вы можете найти время, чтобы выяснить, как это сделать. Я пишу вам, так как, к сожалению, ни один продавец электроники или солнечной энергии на нашем местном рынке не готов мне помочь. Ни один из них, похоже, не имеет технической квалификации и они просто хотят продать свои запчасти.

Sarfraz Ahmad

Равалпинди, Пакистан

Конструкция

На показанной выше солнечной светодиодной схеме SMD мощностью от 10 до 50 Вт с автоматическим зарядным устройством мы видим следующие этапы:

  • Солнечная панель
  • Пара схем регулятора LM338 с регулируемым током
  • Реле переключения
  • Аккумулятор
  • и 40-ваттный светодиодный SMD-модуль

Вышеупомянутые ступени объединены следующим образом:

Два Ступени LM 338 сконфигурированы в стандартных режимах регулятора тока с использованием соответствующих сопротивлений измерения тока для обеспечения выхода с регулируемым током для соответствующей подключенной нагрузки.

Нагрузкой для левого LM338 является аккумулятор, который заряжается от этого каскада LM338 и входной источник солнечной панели. Резистор Rx рассчитывается таким образом, что батарея получает установленный ток и не перезаряжается.

Правая сторона LM 338 загружена светодиодным модулем, и здесь Ry проверяет, что модуль получает правильное указанное количество тока, чтобы защитить устройства от теплового разгона.

Напряжение на солнечной панели может быть от 18 до 24 В.

Реле вводится в схему и соединяется со светодиодным модулем таким образом, что оно включается только ночью или когда темно ниже порогового значения для солнечной панели для выработки необходимой любой мощности.

Пока доступно солнечное напряжение, реле остается под напряжением, изолируя светодиодный модуль от батареи и гарантируя, что светодиодный модуль мощностью 40 Вт остается выключенным в дневное время и во время зарядки аккумулятора.

После наступления сумерек, когда солнечное напряжение становится достаточно низким, реле больше не может удерживать свое положение Н / Н и переключается в положение НЗ, соединяя батарею со светодиодным модулем и освещая массив через доступный полностью заряженный аккумулятор.

Видно, что светодиодный модуль прикреплен к радиатору, который должен быть достаточно большим для достижения оптимального результата от модуля и для обеспечения более длительного срока службы и яркости устройства.

Расчет номиналов резисторов

Указанные ограничивающие резисторы можно рассчитать по приведенным формулам:

Rx = 1,25 / ток зарядки аккумулятора

Ry = 1,25 / номинальный ток светодиода.

Предполагая, что это свинцово-кислотная батарея на 40 Ач, предпочтительный зарядный ток должен составлять 4 ампера.

, следовательно, Rx = 1,25 / 4 = 0,31 Ом

мощность = 1,25 x 4 = 5 Вт

Ток светодиода можно найти, разделив его общую мощность на номинальное напряжение, то есть 40/12 = 3,3 ампера

следовательно Ry = 1,25 / 3 = 0,4 Ом

мощность = 1,25 x 3 = 3,75 Вт или 4 Вт.

Ограничительные резисторы не используются для светодиодов мощностью 10 Вт, поскольку входное напряжение от батареи соответствует установленному пределу 12 В для светодиодного модуля и, следовательно, не может превышать безопасных пределов.

Приведенное выше объяснение показывает, как микросхему LM338 можно просто использовать для создания полезной схемы солнечного светодиодного освещения с автоматическим зарядным устройством.

4) Автоматическая цепь солнечного освещения с использованием реле

В нашей 4-й автоматической цепи солнечного освещения мы включаем одно реле в качестве переключателя для зарядки батареи в дневное время или пока солнечная панель вырабатывает электричество, а также для освещения подключенный светодиод, когда панель не активна.

Обновление до реле переключения

В одной из моих предыдущих статей, в которой объяснялась простая схема солнечного садового освещения, мы использовали один транзистор для операции переключения.

Одним из недостатков более ранней схемы является то, что она не обеспечивает регулируемую зарядку батареи, хотя это не может быть строго важным, поскольку батарея никогда не заряжается до полного потенциала, этот аспект может потребовать улучшения.

Еще одним связанным недостатком более ранней схемы является ее низкая мощность, которая не позволяет использовать батареи высокой мощности и светодиоды.

Следующая схема эффективно решает обе вышеупомянутые проблемы с помощью реле и транзисторного каскада эмиттерного повторителя.

Принципиальная схема

Принцип работы

Во время оптимального солнечного света реле получает достаточную мощность от панели и остается включенным с активированными замыкающими контактами.

Это позволяет аккумулятору получать зарядное напряжение через стабилизатор напряжения на транзисторном эмиттерном повторителе.

Конструкция эмиттерного повторителя сконфигурирована с использованием TIP122, резистора и стабилитрона. Резистор обеспечивает необходимое смещение для проводимости транзистора, в то время как значение стабилитрона ограничивает напряжение эмиттера, которое контролируется на уровне чуть ниже значения напряжения стабилитрона.

Таким образом, стабилитрон выбирается соответствующим образом, чтобы соответствовать зарядному напряжению подключенной батареи.

Для батареи 6 В напряжение стабилитрона может быть выбрано как 7,5 В, для батареи 12 В напряжение стабилитрона может быть около 15 В и так далее.

Эмиттерный повторитель также следит за тем, чтобы аккумулятор никогда не перезарядился сверх установленного предела заряда.

В вечернее время, когда обнаруживается значительное падение солнечного света, реле блокируется от требуемого минимального напряжения удержания, заставляя его переключаться с замыкающего контакта на замыкающий.

Вышеупомянутое переключение реле мгновенно переводит аккумулятор из режима зарядки в режим светодиода, подсвечивая светодиод через напряжение аккумулятора.

Перечень деталей для автоматической цепи солнечного освещения 6 В / 4 Ач с переключением реле
  1. Солнечная панель = 9 В, 1 ампер
  2. Реле = 6 В / 200 мА
  3. Rx = 10 Ом / 2 Вт
  4. стабилитрон = 7,5 В, 1/2 Вт

5) Схема транзисторного контроллера солнечного зарядного устройства

Пятая идея, представленная ниже, описывает простую схему солнечного зарядного устройства с автоматическим отключением только с использованием транзисторов.Идея была предложена г-ном Мубараком Идрисом.

Цели и требования схемы

  1. Пожалуйста, сэр, вы можете сделать мне литий-ионный аккумулятор 12 В, 28,8 Ач, автоматический контроллер заряда, использующий солнечную панель в качестве источника питания, который составляет 17 В при 4,5 А при максимальном солнечном освещении.
  2. Контроллер заряда должен иметь возможность иметь защиту от перезарядки и отключение низкого заряда батареи, а схема должна быть простой для новичка без микросхемы или микроконтроллера.
  3. Схема должна использовать реле или bjt-транзисторы в качестве переключателя и стабилитрона для опорного напряжения, спасибо, сэр, надеюсь услышать от вас в ближайшее время!

Конструкция

Конструкция печатной платы (сторона компонентов)

Ссылаясь на приведенную выше простую схему солнечного зарядного устройства с использованием транзисторов, автоматическое отключение для полного уровня заряда и нижнего уровня осуществляется через пару BJT, сконфигурированных как компараторы .

Вспомните более раннюю схему индикатора низкого заряда батареи с использованием транзисторов, где низкий уровень заряда батареи указывался с помощью всего двух транзисторов и нескольких других пассивных компонентов.

Здесь мы используем идентичный дизайн для определения уровня заряда батареи и для обеспечения необходимого переключения батареи через солнечную панель и подключенную нагрузку.

Давайте предположим, что изначально у нас есть частично разряженная батарея, из-за которой первый BC547 слева перестает проводить (это устанавливается путем настройки базовой предустановки на этот пороговый предел) и позволяет проводить следующее BC547.

Когда этот BC547 проводит, он позволяет TIP127 включиться, что, в свою очередь, позволяет напряжению солнечной панели достигать батареи и начинать ее зарядку.

Вышеупомянутая ситуация, наоборот, удерживает TIP122 выключенным, так что нагрузка не может работать.

По мере того, как батарея начинает заряжаться, напряжение на шинах питания также начинает расти до точки, когда левая сторона BC547 просто может проводить ток, в результате чего правая сторона BC547 перестает проводить дальше.

Как только это происходит, TIP127 блокируется от отрицательных базовых сигналов, и он постепенно перестает проводить, так что батарея постепенно отключается от напряжения солнечной панели.

Тем не менее, вышеупомянутая ситуация позволяет TIP122 медленно получать триггер смещения базы, и он начинает проводить … что гарантирует, что теперь нагрузка может получить необходимое питание для своих операций.

Вышеупомянутая схема солнечного зарядного устройства, использующая транзисторы и с автоматическим отключением, может использоваться для любых небольших приложений солнечного контроллера, таких как безопасная зарядка аккумуляторов сотовых телефонов или других форм литий-ионных аккумуляторов.

Для , получившего регулируемое зарядное устройство

На следующем рисунке показано, как преобразовать или модернизировать приведенную выше принципиальную схему в регулируемое зарядное устройство, чтобы аккумулятор поставлялся с фиксированным и стабилизированным выходом независимо от повышения напряжения. от солнечной панели.

Вышеупомянутые конструкции могут быть дополнительно упрощены, как показано на следующей схеме контроллера солнечной батареи с перезарядкой и переразрядкой:

Нижний транзистор NPN — BC547 (не показан на схеме)

Здесь стабилитрон ZX решает время полного заряда аккумулятора отключено, и его можно рассчитать по следующей формуле:

ZX = значение полного заряда аккумулятора + 0.6

Например, если уровень полной зарядки аккумулятора составляет 14,2 В, то ZX может иметь стабилитрон 14 + 0,6 = 14,6 В, который может быть построен путем добавления нескольких последовательно соединенных стабилитронов вместе с несколькими диодами 1N4148, если необходимо.

Стабилитрон ZY определяет точку отсечки чрезмерной разрядки батареи и может быть просто равен значению желаемого низкого заряда батареи.

Например, если минимальный низкий уровень заряда батареи составляет 11 В, тогда ZY может быть выбран в качестве стабилитрона 11 В.

6) Схема карманного светодиодного освещения на солнечной батарее

Шестая конструкция здесь объясняет простую недорогую схему карманного светодиодного освещения на солнечной батарее, которая может использоваться нуждающимися и малоимущими слоями общества для дешевого освещения своих домов в ночное время.

Идея была предложена г-ном Р.К. Rao

Цели и требования схемы

  1. Я хочу сделать карманный светодиодный светильник SOLAR, используя прозрачную пластиковую коробку размером 9 см x 5 см x 3 см [доступный на рынке за 3 рупий / -] с использованием светодиода мощностью 1 Вт / 20 мА Светодиоды питаются от герметичной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи 4 В, 1 А [SUNCA / VICTARI], а также с возможностью зарядки с помощью зарядного устройства для сотового телефона [при наличии сетевого тока].
  2. Батарея подлежит замене, если она разряжена после использования в течение 2/3 лет / предписанного срока службы сельским / племенным пользователем.
  3. Это предназначено для использования детьми из племен / сельских жителей для освещения книги; На рынке есть лучшие светодиодные фонари по цене около 500 рупий [d.light] за 200 рупий [Thrive].
  4. Эти фонари хороши, за исключением того, что у них есть мини-солнечная панель и яркий светодиод со сроком службы десять лет, если не больше, но с перезаряжаемой батареей без возможности ее замены, если она разрядится после двух или трех лет использования. это пустая трата ресурсов и неэтична.
  5. Я предполагаю, что аккумулятор может быть заменен и доступен на месте по невысокой цене.Цена на свет не должна превышать 100/150 рупий.
  6. Он будет продаваться на некоммерческой основе через неправительственные организации в районах проживания племен и, в конечном итоге, будет поставлять комплекты для молодежи из племен / сельских районов для изготовления их в деревне.
  7. Я вместе с коллегой сделал несколько светильников с батареями большой мощности 7V EW и 2x20mA pirahna Led и протестировал их — они длились более 30 часов непрерывного освещения, достаточного для освещения книги с полуметрового расстояния; и еще один с солнечной батареей 4 В и светодиодом мощностью 350 А мощностью 1 Вт, обеспечивающим достаточно света для приготовления пищи в хижине.
  8. Можете ли вы предложить схему с одной перезаряжаемой батареей AA / AAA, мини-солнечной панелью размером 9×5 см для установки на крышку коробки, усилителем DC-DC и светодиодами 20 мА. Если вы хотите, чтобы я приехал к вам для обсуждения, я могу.
  9. Вы можете увидеть огни, которые мы сделали на фотографиях Google по адресу https://goo.gl/photos/QyYU1v5Kaag8T1WWA Спасибо,

Дизайн

По запросу, солнечные карманные светодиодные схемы должны быть компактный, работает с одним 1.Элемент 5AAA, использующий преобразователь постоянного тока в постоянный и оснащенный саморегулирующейся схемой солнечного зарядного устройства.

Схема, показанная ниже, вероятно, удовлетворяет всем вышеперечисленным спецификациям, но все же остается в пределах доступной стоимости.

Принципиальная схема

Конструкция представляет собой базовую схему «похититель джоулей», в которой используется один элемент фонарика, BJT и индуктор для питания любого стандартного светодиода 3,3 В.

На схеме показан светодиод мощностью 1 Вт, хотя можно использовать светодиод меньшей яркости 30 мА.

Схема солнечного светодиода способна выдавить последнюю каплю «джоуля» или заряда из элемента, отсюда и название «джоулевый вор», что также подразумевает, что светодиод будет продолжать светиться до тех пор, пока внутри элемента практически ничего не останется. Однако аккумулятор здесь не рекомендуется разряжать ниже 1 В.

Зарядное устройство на 1,5 В в этой конструкции построено с использованием другого маломощного BJT, сконфигурированного в его конфигурации эмиттерного повторителя, что позволяет ему выдавать выходное напряжение эмиттера, которое точно равно потенциалу на его базе, установленному предустановкой 1K.Это должно быть точно установлено так, чтобы эмиттер выдавал не более 1,8 В при входном постоянном токе более 3 В.

Источником входного постоянного тока является солнечная панель, которая может обеспечивать превышение 3 В при оптимальном солнечном свете и позволять зарядному устройству заряжать аккумулятор с максимальным выходным напряжением 1,8 В.

При достижении этого уровня эмиттерный повторитель просто запрещает дальнейшую зарядку элемента, таким образом предотвращая любую возможность избыточного заряда.

Индуктор для схемы карманного солнечного светодиода состоит из небольшого трансформатора с ферритовым кольцом, имеющего 20:20 витков, которые можно соответствующим образом изменить и оптимизировать для обеспечения наиболее благоприятного напряжения для подключенного светодиода, которое может сохраняться даже до тех пор, пока напряжение не упадет ниже 1.2В.

7) Простое солнечное зарядное устройство для уличных фонарей

Седьмое солнечное зарядное устройство, обсуждаемое здесь, лучше всего подходит, поскольку солнечная светодиодная уличная система освещения специально разработана для начинающих любителей, которые могут построить ее, просто обратившись к представленной здесь графической схеме.

Благодаря простой и относительно дешевой конструкции, система может быть подходящим образом использована для уличного освещения в деревнях или в других подобных отдаленных районах, тем не менее, это никоим образом не ограничивает ее использование и в городах.

Основные характеристики этой системы:

1) Зарядка с контролем напряжения

2) Работа светодиодов с контролем тока

3) Реле не используются, все твердотельные конструкции

4) Отсечка нагрузки при низком критическом напряжении

5) Индикаторы низкого и критического напряжения

6) Отключение при полной зарядке не включено для простоты и потому, что зарядка ограничена контролируемым уровнем, который никогда не позволит аккумулятору перезарядиться.

7) Использование популярных микросхем, таких как LM338, и транзисторов, таких как BC547, обеспечивает беспроблемную закупку.

8) Ступень определения дневного и ночного режима, обеспечивающая автоматическое выключение в сумерках и включение на рассвете.

Вся принципиальная схема предлагаемой простой светодиодной системы уличного освещения проиллюстрирована ниже:

Принципиальная схема

Цепной каскад, состоящий из T1, T2 и P1, сконфигурирован в простой датчик низкого заряда батареи, индикаторную схему

Точно идентичный Этап также можно увидеть чуть ниже, используя T3, T4 и связанные с ними детали, которые образуют еще один каскад детектора низкого напряжения.

Ступень T1, T2 определяет напряжение аккумулятора, когда оно падает до 13 В, путем включения подключенного светодиода на коллекторе T2, в то время как ступень T3, T4 обнаруживает напряжение аккумулятора, когда оно падает ниже 11 В, и указывает ситуацию, подсвечивая Светодиод связан с коллектором Т4.

P1 используется для регулировки каскада T1 / T2 таким образом, чтобы светодиод T2 загорался только при напряжении 12 В, аналогично P2 настраивается так, чтобы светодиод T4 начинал светиться при напряжении ниже 11 В.

IC1 LM338 сконфигурирован как простой источник питания с регулируемым напряжением для точного регулирования напряжения солнечной панели до 14 В, это достигается путем соответствующей настройки предустановки P3.

Этот выход IC1 используется для зарядки батареи уличного фонаря в дневное время и при ярком солнечном свете.

IC2 — это еще одна микросхема LM338, подключенная в режиме регулятора тока, ее входной контакт соединен с плюсом батареи, а выход соединен со светодиодным модулем.

IC2 ограничивает уровень тока от батареи и подает необходимое количество тока на светодиодный модуль, чтобы он мог безопасно работать в ночном режиме резервного копирования.

T5 — это силовой транзистор, который действует как переключатель и срабатывает на стадии критического разряда батареи, когда напряжение батареи стремится достичь критического уровня.

Каждый раз, когда это происходит, база T5 немедленно заземляется T4, мгновенно отключая его. Когда Т5 выключен, светодиодный модуль может светиться и, следовательно, также выключен.

Это условие предотвращает и предохраняет аккумулятор от чрезмерной разрядки и повреждения. В таких ситуациях аккумулятору может потребоваться внешняя зарядка от сети с использованием источника питания 24 В, подключенного к линиям питания солнечной панели, через катод D1 и землю.

Ток от этого источника питания можно указать на уровне около 20% от емкости аккумулятора, и аккумулятор можно заряжать до тех пор, пока оба светодиода не перестанут светиться.

Транзистор T6 вместе с его базовыми резисторами расположен так, чтобы обнаруживать питание от солнечной панели и гарантировать, что светодиодный модуль остается отключенным до тех пор, пока разумный объем питания доступен от панели, или, другими словами, T6 сохраняет светодиод модуль отключается до тех пор, пока не становится достаточно темно для светодиодного модуля, а затем включается.Обратное происходит на рассвете, когда светодиодный модуль автоматически выключается. R12, R13 должны быть тщательно отрегулированы или выбраны, чтобы определить желаемые пороги для циклов включения / выключения светодиодного модуля. их вместе.

Сначала соберите ступень T1, T2 вместе с R1, R2, R3, R4, P1 и светодиодом.

Затем, используя переменный источник питания, подайте точные 13 В на этот каскад T1, T2 и отрегулируйте P1 так, чтобы светодиод просто загорелся, немного увеличьте напряжение, скажем, до 13.5V и светодиод должен погаснуть. Этот тест подтвердит правильную работу этого каскада индикатора низкого напряжения.

Сделайте то же самое, что и ступень T3 / T4, и установите P2 аналогичным образом, чтобы светодиод светился при напряжении 11 В, что становится критической настройкой уровня для ступени.

После этого вы можете перейти к этапу IC1 и отрегулировать напряжение на его «корпусе» и земле до 14 В, отрегулировав P3 до нужной степени. Это должно быть снова сделано путем подачи питания 20 В или 24 В на его входной контакт и линию заземления.

Ступень IC2 может быть сконструирован, как показано, и не потребует какой-либо процедуры настройки, за исключением выбора R11, который может быть выполнен с использованием формулы, выраженной в этой статье об универсальном ограничителе тока

Список деталей

  • R1, R2, R3 R4, R5, R6, R7 R8, R9, R12 = 10k, 1/4 WATT
  • P1, P2, P3 = 10K PRESETS
  • R10 = 240 OHMS 1/4 WATT
  • R13 = 22K
  • D1, D3 = 6A4 ДИОД
  • D2, D4 = 1N4007
  • T1, T2, T3, T4 = BC547
  • T5 = TIP142
  • R11 = СМОТРЕТЬ ТЕКСТ
  • IC1, IC2 = LM338 IC TO3 package
  • Светодиодный модуль = Изготовлен путем подключения 24nos Светодиоды мощностью 1 Вт при последовательном и параллельном подключении
  • Батарея = 12 В SMF, 40 Ач
  • Солнечная панель = 20/24 В, 7 А

Создание светодиодного модуля на 24 Вт

Светодиодный модуль на 24 Вт для вышеупомянутой простой солнечной улицы световую систему можно построить, просто соединив 24 светодиода мощностью 1 Вт, как показано на следующем рисунке:

8) Схема понижающего преобразователя солнечной панели с защитой от перегрузки

В восьмой концепции солнечной батареи, обсуждаемой ниже, говорится о простой схеме понижающего преобразователя солнечной панели, которую можно использовать для получения любого желаемого низкого пониженного напряжения на входах от 40 до 60 В.Схема обеспечивает очень эффективное преобразование напряжения. Идея была предложена господином Дипаком.

Технические характеристики

Я ищу понижающий преобразователь постоянного тока со следующими характеристиками.

1. Входное напряжение = от 40 до 60 В постоянного тока

2. Выходное напряжение = регулируемое 12, 18 и 24 В постоянного тока (несколько выходов из одной и той же цепи не требуются. Отдельная цепь для каждого выходного напряжения также штраф)

3.Максимальный выходной ток = 5-10A

4. Защита на выходе = перегрузка по току, короткое замыкание и т. Д.

5. Небольшой светодиодный индикатор работы устройства будет преимуществом.

Был бы признателен, если бы вы помогли мне разработать схему.

С уважением,
Deepak

Конструкция

Предлагаемая схема понижающего преобразователя с 60 В на 12 В, 24 В показана на рисунке ниже, детали можно понять, как описано ниже:

конфигурацию можно разделить на этапы, а именно.каскад нестабильного мультивибратора и понижающий преобразователь, управляемый МОП-транзистором.

BJT T1, T2 вместе со связанными с ним частями образуют стандартную схему AMV, подключенную для генерации частоты с частотой примерно от 20 до 50 кГц.

Mosfet Q1 вместе с L1 и D1 образуют стандартную топологию понижающего преобразователя для реализации необходимого понижающего напряжения на C4.

AMV управляется входом 40 В, и генерируемая частота подается на затвор подключенного МОП-транзистора, который мгновенно начинает колебаться при доступном токе от входа, управляющего сетью L1, D1.

Вышеупомянутое действие генерирует необходимое пониженное напряжение на C4,

D2 гарантирует, что это напряжение никогда не превышает номинальную отметку, которая может быть фиксированной 30 В.

Это макс. Предельное пониженное напряжение 30 В далее подается на регулятор напряжения LM396, который может быть настроен на получение конечного желаемого напряжения на выходе с максимальной скоростью 10 ампер.

Выход может использоваться для зарядки предполагаемого аккумулятора.

Принципиальная схема

Список деталей для вышеуказанного понижающего преобразователя на входе 60 В, выходном понижающем преобразователе 12 В и 24 В для панелей.
  • R1 — R5 = 10K
  • R6 = 240 Ом
  • R7 = 10K POT
  • C1, C2 = 2nF
  • C3 = 100 мкФ / 100 В
  • C4 = 100 мкФ / 50 В
  • Q1 = ЛЮБЫЕ 100 В, МОП-транзистор с P-каналом 20 А
  • T1, T2 = BC546
  • D1 = ЛЮБОЙ ДИОД БЫСТРОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ 10 А
  • D2 = ЗЕНЕР 30 В 1 Вт
  • D3 = 1N4007
  • L1 = 30 витков 21 суперэмалированного медного провода SWG, намотанного на Ферритовый стержень диаметром 10 мм.

9) Домашняя солнечная установка электричества для жизни вне сети

Девятый уникальный дизайн, описанный здесь, иллюстрирует простую расчетную конфигурацию, которую можно использовать для реализации солнечной панели любого размера, установленной для удаленных домов или для обеспечения автономной системы электроснабжения от солнечных батарей.

Технические характеристики

Я очень уверен, что у вас должна быть наготове такая принципиальная схема. Просматривая ваш блог, я заблудился и не мог выбрать ни одного, наиболее подходящего для моих требований.

Я просто пытаюсь изложить здесь свое требование и убедиться, что я правильно его понял.

(Это пилотный проект для меня, чтобы отважиться в этой области. Вы можете считать меня большим нулевым в электротехнике.)

Моя основная цель — максимально использовать солнечную энергию и свести к минимуму мой счет за электроэнергию. (🙁 Я остаюсь в Thane. Итак, вы можете представить счета за электричество.) Итак, вы можете считать, что я полностью делаю систему освещения на солнечной энергии для своего дома.

1. Когда достаточно солнечного света, мне не нужен искусственный свет. Как только интенсивность солнечного света падает ниже допустимой нормы, я хочу, чтобы мой свет включался автоматически.

Я бы хотел их выключить перед сном.3. Моя текущая система освещения (которую я хочу осветить) состоит из двух обычных ламп яркого света (36 Вт / 880 8000K) и четырех КЛЛ мощностью 8 Вт.

Хотел бы воспроизвести всю установку со светодиодным освещением на солнечной энергии.

Как я уже сказал, я большой ноль в области электричества. Итак, пожалуйста, помогите мне также с ожидаемой стоимостью установки.

Модель

36 Вт x 2 плюс 8 Вт дает в сумме около 80 Вт, что является общим требуемым уровнем потребления.

Теперь, поскольку лампы предназначены для работы при уровнях сетевого напряжения, которое в Индии составляет 220 В, становится необходим инвертор для преобразования напряжения солнечной панели в требуемые характеристики для включения фонарей.

Кроме того, поскольку инвертору для работы требуется аккумулятор, который можно предположить как аккумулятор на 12 В, все параметры, необходимые для настройки, могут быть рассчитаны следующим образом:

Общее предполагаемое потребление = 80 Вт.

Вышеуказанная мощность может потребляться с 6:00 до 18:00, что становится максимальным периодом, который можно оценить, и это примерно 12 часов.

Умножение 80 на 12 дает = 960 ватт-час.

Это означает, что солнечная панель должна будет производить столько ватт-часов в течение желаемого периода в 12 часов в течение всего дня.

Однако, поскольку мы не ожидаем получения оптимального солнечного света в течение года, мы можем предположить, что средний период оптимального дневного света составляет около 8 часов.

Разделив 960 на 8, мы получим 120 Вт, что означает, что необходимая солнечная панель должна быть не менее 120 Вт.

Если выбрано напряжение панели около 18 В, текущие характеристики будут 120/18 = 6.66 ампер или просто 7 ампер.

Теперь давайте посчитаем размер аккумулятора, который может использоваться для инвертора и который может потребоваться для зарядки с указанной выше солнечной панелью.

Опять же, поскольку общее количество ватт-часов за весь день рассчитано примерно на 960 Вт, разделив это на напряжение батареи (которое предполагается равным 12 В), мы получим 960/12 = 80, это около 80 или просто 100 Ач. , поэтому необходимая батарея должна быть рассчитана на 12 В, 100 Ач для обеспечения оптимальной работы в течение дня (период 12 часов).

Нам также понадобится контроллер заряда от солнечной батареи для зарядки аккумулятора, а поскольку аккумулятор будет заряжаться в течение примерно 8 часов, скорость зарядки должна быть около 8% от номинальной АЧ, что составляет 80 x 8% = 6,4 ампера, поэтому необходимо указать контроллер заряда, чтобы он мог комфортно выдерживать не менее 7 ампер для требуемой безопасной зарядки аккумулятора.

На этом завершаются все расчеты солнечных панелей, аккумуляторов и инверторов, которые могут быть успешно реализованы для любого подобного типа установки, предназначенного для проживания вне сети в сельской местности или другом отдаленном районе.

Для других спецификаций V, I цифры могут быть изменены в приведенных выше расчетах для достижения соответствующих результатов.

В случае, если аккумулятор кажется ненужным, и солнечная панель также может быть напрямую использована для управления инвертором.

Простая схема регулятора напряжения солнечной панели может быть показана на следующей схеме, данный переключатель может использоваться для выбора варианта зарядки аккумулятора или прямого управления инвертором через панель.

В приведенном выше случае регулятор должен вырабатывать ток от 7 до 10 ампер, поэтому в ступени зарядного устройства необходимо использовать LM396 или LM196.

Вышеупомянутый регулятор солнечной панели может быть сконфигурирован со следующей простой схемой инвертора, которая будет вполне достаточной для питания запрошенных ламп через подключенную солнечную панель или аккумулятор.

Список деталей для вышеуказанной схемы инвертора: R1, R2 = 100 Ом, 10 Вт

R3, R4 = 15 Ом 10 Вт

T1, T2 = TIP35 на радиаторах

Последняя строка в запросе предлагает вариант светодиодной подсветки спроектирован для замены и модернизации существующих люминесцентных ламп КЛЛ.То же самое можно реализовать, просто исключив аккумулятор и инвертор и интегрировав светодиоды с выходом солнечного регулятора, как показано ниже:

Минус адаптера должен быть подключен и объединен с минусом солнечной панели

Последние мысли

Итак, друзья, это были 9 основных конструкций зарядных устройств для солнечных батарей, которые были вручную выбраны с этого веб-сайта.

В блоге вы найдете много других таких усовершенствованных солнечных батарей для дальнейшего чтения.И да, если у вас есть какие-либо дополнительные идеи, вы можете обязательно представить их мне, я обязательно представлю их здесь, чтобы наши зрители получили удовольствие от чтения.

Отзыв от одного из Avid Reader

Hi Swagatam,

Я наткнулся на ваш сайт и считаю вашу работу очень вдохновляющей. В настоящее время я работаю по программе естественных наук, технологий, инженерии и математики (STEM) для студентов 4-5 курсов в Австралии. Проект направлен на повышение интереса детей к науке и ее связи с реальными приложениями.

Программа также привносит сочувствие в процесс инженерного проектирования, когда молодые учащиеся знакомятся с реальным проектом (контекстом) и взаимодействуют со своими одноклассниками для решения мирских проблем. В течение следующих трех лет мы сосредоточены на ознакомлении детей с наукой об электричестве и практическим применением электротехники. Введение в то, как инженеры решают реальные проблемы на благо общества.

В настоящее время я работаю над онлайн-контентом для программы, которая будет ориентирована на молодых учащихся (4-6 классы), изучающих основы электричества, в частности, возобновляемых источников энергии, т.е.е. солнечный в данном случае. В рамках программы самостоятельного обучения дети узнают и исследуют электричество и энергию по мере того, как они знакомятся с реальным проектом, то есть с освещением детей, проживающих в лагерях беженцев по всему миру. По завершении пятинедельной программы дети объединяются в группы, чтобы построить солнечные светильники, которые затем отправляют детям из неблагополучных семей по всему миру.

Как некоммерческий образовательный фонд, мы ищем вашу помощь в разработке простой принципиальной схемы, которую можно было бы использовать для создания солнечного светильника мощностью 1 Вт в качестве практического занятия в классе.Мы также закупили у производителя 800 комплектов солнечного света, которые дети собирают, однако нам нужен кто-то, чтобы упростить принципиальную схему этих комплектов освещения, которые будут использоваться для простых уроков по электричеству, схемам и расчету мощности. вольт, ток и преобразование солнечной энергии в электрическую.

Я с нетерпением жду вашего ответа и продолжаю вашу вдохновляющую работу.

Решение запроса

Я ценю ваш интерес и ваши искренние усилия по просвещению нового поколения в области солнечной энергии.
Я приложил самую простую, но эффективную схему драйвера светодиода, которую можно использовать для безопасного освещения 1-ваттного светодиода от солнечной панели с минимальным количеством деталей.
Обязательно прикрепите к светодиоду радиатор, иначе он может быстро сгореть из-за перегрева.
Схема управляется напряжением и током для обеспечения оптимальной безопасности светодиода.
Сообщите мне, если у вас возникнут дополнительные сомнения.

Блокирующий диод — обзор

7 Потери при рассогласовании и блокирующие / байпасные диоды

Ряд проблем возникает в массиве, состоящем из нескольких последовательно или параллельно соединенных модулей.Потери рассогласования могут возникать, например, из-за неравномерного освещения массива или из-за того, что разные модули в массиве имеют разные параметры. В результате выходная мощность массива будет меньше суммы выходных мощностей, соответствующих составляющим модулям. Что еще хуже, некоторые элементы могут быть повреждены из-за избыточного рассеивания мощности из-за того, что называется образованием горячей точки .

ФЭ-массив в темноте ведет себя как диод при прямом смещении и при прямом подключении к батарее обеспечивает путь разряда для батареи.Этих обратных токов традиционно избегают за счет использования блокирующих (или цепочечных) диодов (рис. 7). Блокирующие диоды также играют роль в предотвращении избыточных токов в параллельно соединенных цепочках. Потери рассогласования, возникающие в результате затенения части последовательной цепочки, показаны на рисунке 8, на котором показаны ВАХ пяти последовательно соединенных солнечных элементов. Когда одна ячейка заштрихована, текущий вывод строки определяется током из заштрихованной ячейки. Во время короткого замыкания или около него затененная ячейка рассеивает мощность, генерируемую освещенными ячейками в цепочке; если количество ячеек велико, возникающий в результате нагрев может повредить стекло, герметик или ячейку.Эту проблему можно решить, используя байпасные диоды. Однако следует отметить, что результирующая ВАХ теперь имеет два локальных максимума, что может отрицательно повлиять на отслеживание точки максимальной мощности.

Рис. 7. Матрица, состоящая из двух цепочек, каждая с блокирующим диодом. Каждый модуль снабжен байпасным диодом. На практике рекомендуется использовать байпасный диод для каждого последовательного соединения 10–15 ячеек [2].

Рис. 8. ВАХ последовательной струны с четырьмя освещенными и одной заштрихованной ячейками.(а) Четыре освещенные клетки. (h) Одна заштрихованная ячейка с байпасным диодом. (c) Четыре ячейки с подсветкой и одна ячейка с затемнением, без диода. (d) Четыре освещенных ячейки и одна заштрихованная ячейка с байпасным диодом поперек заштрихованной ячейки.

Использование блокирующих диодов было предметом обсуждения, и их использование следует оценивать в каждой конкретной ситуации, уделяя особое внимание компромиссу между потерями мощности из-за падений напряжения на диоде и потерями из-за обратных токов в темноте. если диоды опущены.При использовании современных регуляторов заряда и инверторов, отключающих массив в темноте, блокирующие диоды в любом случае могут оказаться лишними.

В качестве иллюстрации на рисунке 9 сравниваются потери, возникающие с использованием и без использования блокирующих диодов, в массиве, показанном на рисунке 9 (a) автономной системы с батареей, без устройства отслеживания точки максимальной мощности. Если никакие диоды не подключены и одна из цепочек находится в темноте, а другая освещена излучением, показанным на Рисунке 9 (d), общая мощность, рассеиваемая в темной цепочке, показана на Рисунке 9 (b).Можно видеть, что мощность, рассеиваемая темной струной, никогда не достигает более 200 мВт, что составляет менее 0,1% от номинальной пиковой мощности массива. Когда включается блокирующий диод, чтобы избежать рассеивания в темной струне, рассеиваемая мощность снижается до уровня десятых долей милливатт. Однако мощность, рассеиваемая самим диодом, намного выше и достигает нескольких ватт, как показано на рисунке 9 (c).

Рис. 9. Потери мощности в течение одного дня в одной из цепочек массива на (а) в результате обратных токов через цепочку в темноте (заштрихованы), если блокирующий диод не установлен (б).Мощность, рассеиваемая в блокирующем диоде одной цепочки (в). (d) показывает освещенность, используемую при моделировании. Каждый модуль массива (а) состоит из 32 последовательно соединенных ячеек с номинальной мощностью 45,55 Вт при стандартной AM1,5, 1 кВт / м 2 освещенности.

Это имеет разные последствия для подключенных к сети и автономных систем. Системы, подключенные к сети, обычно имеют функции MPPT, а потеря мощности в диоде снижает доступную выработку электроэнергии, тем самым снижая общую эффективность системы.В автономной системе без MPPT рабочая точка на нагрузке устанавливается напряжением батареи, и — если диодное соединение не выводит рабочую точку за пределы точки максимальной мощности — энергия, подаваемая на нагрузку, остается прежней. Энергия, рассеиваемая в диоде, происходит за счет дополнительной энергии, производимой фотоэлектрической решеткой.

В низковольтных приложениях, однако, существуют опасения по поводу потенциальной опасности для безопасности, если не используются предохранители или блокирующие диоды [9], особенно при неисправности или других необычных рабочих условиях.Эти проблемы были решены путем моделирования и экспериментальных работ, в результате которых был сделан вывод о том, что предохранители могут быть не лучшим решением проблемы и что блокирующие диоды могут быть более надежными.

Рекомендации по установке блокирующих диодов в системах, подключенных к сети, для ряда стран в Задаче 5 Международного энергетического агентства можно найти в ссылке [10].

Силовые коммутационные цепи

Цепи переключения мощности
Развлечения и игры с синхронным выпрямители


«Zero Volt Diode» — схема синхронного выпрямителя. Вильф Ригтер:

Zero Volt Diode (ZVD) — это схема, полезная в множество приложений, включая солнечные зарядные устройства всех типы.Это новая схема, в которой действует силовой полевой МОП-транзистор. как диод с очень низким падением напряжения, который переключает состояние при 0 В и который используется для проведения отрицательного тока от слив в источник.

В солнечных двигателях типа D1 диод с малыми потерями может использоваться для зарядите крышку до напряжения холостого хода солнечного элемента и используется в зарядных устройствах солнечных батарей, аккумулятор заряжается с максимальной скоростью, когда напряжение источника является самым высоким.В диод должен использоваться последовательно с солнечной панелью, иначе крышка или батарея разряжались через солнечную панель когда напряжение панели падает ниже сохраненного напряжения. В диод или эквивалентный переключатель, чувствительный к полярности, поэтому необходим для солнечных зарядных устройств.

Большинство диодов, используемых в BEAM SE и солнечных зарядных устройствах, являются Кремниевые диоды, такие как 1N4001, у которых падение напряжения составляет 0.От 6В до 1В при токах до 1А. Более эффективные диоды для токи от> 100 мА до десятков ампер Выпрямители типа Шоттки с падением напряжения от 200 мВ до 1000 мВ в зависимости от текущего уровня. Для <100 мА применения германиевый диод может использоваться с 200 мВ или меньше уронить.

Эта проблема падения напряжения важна в соревнованиях по солнечной энергии. двигатели, так как вы хотите, чтобы максимальное напряжение зарядите крышку и подайте нагрузку (низкое падение диода) и держите заряд накапливается на крышке при падении уровня освещенности (отключение тока утечки) и срабатывает SE.Кроме того, поскольку энергия в крышке пропорциональна квадрату напряжение даже небольшое падение напряжения на диоде снижает доступная энергия. Одно очевидное простое улучшение по сравнению с оригинальная конструкция D1 предназначена для замены диода Ge 1N34A (Радио Shack) вместо диода Si 1N4001.

Идеальный диод имел бы нулевое падение напряжения. В то время как прямое подключение солнечного элемента имеет минимальное падение напряжения он протекает, если свет падает, и у любого реального диода есть вперед падение напряжения.Что делать?

Решение — использовать полевой МОП-транзистор в качестве выпрямителя. точно так же, как приложения синхронного выпрямителя в преобразователи напряжения. MOSFET должен быть переключен ВКЛ, когда солнечное напряжение больше, чем конденсатора или батареи и выключить, когда солнечное напряжение ниже сохраненного Напряжение.

Вот небольшая конструкция для зарядки конденсаторов от солнечных батарей с нулевым падением напряжения на конце цикла зарядки. Его можно легко масштабировать до более высокие токи, заменив 2N7000 на больший МОП-транзистор. Если присутствует параллельная нагрузка, цепь также обеспечивает максимальное напряжение при минимальном вносимые потери от солнечного элемента.МОП-транзистор включается, когда разность напряжений равна нулю и выключается, когда солнечное напряжение падает ниже 100мВ ниже крышки или аккумулятора.

Транзистор NPN нормально включен, когда крышка напряжение больше, чем 0,6 В, и это зажимает затвор выключенного 2N7000. PNP транзистор подключен к отрицательной клемме солнечная панель и когда напряжение на ней клемма падает ниже 0 В, PNP включается.Это в Turn выключает NPN, и 2N7000 включается. У полевых МОП-транзисторов есть интересная особенность в том, что они действуют как двунаправленные переключатели, поэтому 2N7000 вполне доволен стоком провести отрицательный ток к линии 0 В. Когда напряжение на минусовой клемме солнечной панели более положительный, чем 0 В, PNP отключается и NPN ON и 2N7000 выключается со стоком напряжение положительное по отношению к напряжению источника и линия 0В.Поскольку 2N7000 не включается до тех пор, пока напряжение на затворе не станет более 2 В (в практика: выше по справочнику) а логический полевой транзистор с более низким напряжением включения затвора будет быть предпочтительнее. В любом случае MOSFET имеет интегральный обратный диод от стока к истоку, который будет нести ток до тех пор, пока напряжение на цоколе не достигнет 2В в этот момент включается полевой МОП-транзистор и передний напряжение падает до нескольких десятков мВ.


Как работают электронные компоненты

Электронные гаджеты стали неотъемлемой частью нашей жизни. Они сделали нашу жизнь комфортнее и удобнее. Электронные гаджеты находят широкое применение в современном мире, от авиации до медицины и здравоохранения. Фактически, революция в электронике и революция в компьютерах идут рука об руку.

Большинство гаджетов имеют крошечные электронные схемы, которые могут управлять машинами и обрабатывать информацию. Проще говоря, электронные схемы — это линия жизни различных электроприборов. В этом руководстве подробно рассказывается об общих электронных компонентах, используемых в электронных схемах, и о том, как они работают.

В этой статье я дам обзор электронных схем. Затем я предоставлю дополнительную информацию о 7 различных типах компонентов. Для каждого типа я буду обсуждать состав, принцип работы, а также функцию и значение компонента.

  1. Конденсатор
  2. Резистор
  3. Диод
  4. Транзистор
  5. Индуктор
  6. Реле
  7. Кристалл кварца


Обзор электронной схемы

Электронная схема — это структура, которая направляет и управляет электрическим током для выполнения различных функций, включая усиление сигнала, вычисление и передачу данных. Он состоит из нескольких различных компонентов, таких как резисторы, транзисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и диоды.Для соединения компонентов друг с другом используются токопроводящие провода или дорожки. Однако цепь считается завершенной, только если она начинается и заканчивается в одной и той же точке, образуя цикл.


Элементы электронной схемы

Сложность и количество компонентов в электронной схеме может изменяться в зависимости от ее применения. Однако простейшая схема состоит из трех элементов, включая токопроводящую дорожку, источник напряжения и нагрузку.

Элемент 1: токопроводящий путь

Электрический ток течет по токопроводящей дорожке.Хотя медные провода используются в простых цепях, они быстро заменяются токопроводящими дорожками. Проводящие дорожки — это не что иное, как медные листы, наклеенные на непроводящую основу. Они часто используются в небольших и сложных схемах, таких как печатные платы (PCB).

Элемент 2: Источник напряжения

Основная функция цепи — обеспечить безопасное прохождение электрического тока через нее. Итак, первый ключевой элемент — это источник напряжения.Это двухконтактное устройство, такое как аккумулятор, генераторы или энергосистемы, которые обеспечивают разность потенциалов (напряжение) между двумя точками в цепи, так что ток может течь через них.

Элемент 3: Нагрузка

Нагрузка — это элемент в цепи, который потребляет мощность для выполнения определенной функции. Лампочка — простейшая нагрузка. Однако сложные схемы имеют разные нагрузки, такие как резисторы, конденсаторы, транзисторы и транзисторы.


Факты об электронных схемах

Факт 1: Обрыв цепи

Как упоминалось ранее, цепь всегда должна образовывать петлю, чтобы через нее протекал ток.Однако, когда дело доходит до разомкнутой цепи, ток не может протекать, поскольку один или несколько компонентов отключены намеренно (с помощью переключателя) или случайно (сломанные части). Другими словами, любая цепь, не образующая петли, является разомкнутой.

Факт 2: Замкнутый контур

Замкнутый контур — это контур, который образует контур без каких-либо прерываний. Таким образом, это полная противоположность разомкнутой цепи. Однако полная цепь, которая не выполняет никаких функций, остается замкнутой цепью.Например, цепь, подключенная к разряженной батарее, может не работать, но это все равно замкнутая цепь.

Факт 3: Короткое замыкание

В случае короткого замыкания между двумя точками электрической цепи образуется соединение с низким сопротивлением. В результате ток имеет тенденцию течь через это вновь образованное соединение, а не по намеченному пути. Например, если есть прямое соединение между отрицательной и положительной клеммами батареи, ток будет проходить через нее, а не через цепь.

Однако короткое замыкание обычно приводит к серьезным несчастным случаям, так как ток может протекать на опасно высоких уровнях. Следовательно, короткое замыкание может повредить электронное оборудование, вызвать взрыв батарей и даже вызвать пожар в коммерческих и жилых зданиях.

Факт 4: Печатные платы (PCB)

Для большинства электронных приборов требуются сложные электронные схемы. Вот почему разработчикам приходится размещать крошечные электронные компоненты на печатной плате.Он состоит из пластиковой платы с соединительными медными дорожками с одной стороны и множества отверстий для крепления компонентов. Когда макет печатной платы наносится химическим способом на пластиковую плату, она называется печатной платой или печатной платой.

Рисунок 1: Печатная плата . [Источник изображения]
Факт 5: Интегральные схемы (ИС)

Хотя печатные платы могут предложить множество преимуществ, для большинства современных приборов, таких как компьютеры и мобильные телефоны, требуются сложные схемы, состоящие из тысяч и даже миллионов компонентов.Вот тут-то и пригодятся интегральные схемы. Это крошечные электронные схемы, которые могут поместиться внутри небольшого кремниевого чипа. Джек Килби изобрел первую интегральную схему в 1958 году в компании Texas Instruments. Единственная цель ИС — повысить эффективность электронных устройств при уменьшении их размера и стоимости производства. С годами интегральные схемы становились все более сложными, поскольку технологии продолжают развиваться. Вот почему персональные компьютеры, ноутбуки, мобильные телефоны и другая бытовая электроника с каждым днем ​​становятся все дешевле и лучше.

Рисунок 2: Интегральные схемы. [Источник изображения]

Электронные компоненты

Благодаря современным технологиям процесс сборки электронных схем был полностью автоматизирован, особенно это касается изготовления микросхем и печатных плат. Количество и расположение компонентов в схеме может варьироваться в зависимости от ее сложности. Однако он построен с использованием небольшого количества стандартных компонентов.

Следующие компоненты используются для создания электронных схем.


Компонент 1: Конденсатор

Конденсаторы

широко используются для построения различных типов электронных схем.Конденсатор — это пассивный двухконтактный электрический компонент, который может электростатически накапливать энергию в электрическом поле. Проще говоря, он работает как небольшая аккумуляторная батарея, накапливающая электричество. Однако, в отличие от аккумулятора, он может заряжаться и разряжаться за доли секунды.

Рисунок 3: Конденсаторы [Источник изображения]
A. Состав Конденсаторы

бывают всех форм и размеров, но обычно они состоят из одинаковых основных компонентов. Между ними уложены два электрических проводника или пластины, разделенные диэлектриком или изолятором.Пластины состоят из проводящего материала, такого как тонкие пленки из металла или алюминиевой фольги. С другой стороны, диэлектрик — это непроводящий материал, такой как стекло, керамика, пластиковая пленка, воздух, бумага или слюда. Вы можете вставить два электрических соединения, выступающих из пластин, чтобы зафиксировать конденсатор в цепи.

B. Как это работает?

Когда вы прикладываете напряжение к двум пластинам или подключаете их к источнику, на изоляторе возникает электрическое поле, в результате чего на одной пластине накапливается положительный заряд, а на другой накапливается отрицательный заряд.Конденсатор продолжает сохранять заряд, даже если вы отключите его от источника. В тот момент, когда вы подключаете его к нагрузке, накопленная энергия перетекает от конденсатора к нагрузке.

Емкость — это количество энергии, хранящейся в конденсаторе. Чем выше емкость, тем больше энергии он может хранить. Увеличить емкость можно, сдвинув пластины ближе друг к другу или увеличив их размер. В качестве альтернативы вы также можете улучшить изоляционные качества, чтобы увеличить емкость.

C. Функция и значение

Хотя конденсаторы выглядят как батареи, они могут выполнять различные типы функций в цепи, такие как блокировка постоянного тока с одновременным прохождением переменного тока или сглаживание выходного сигнала от источника питания. Они также используются в системах передачи электроэнергии для стабилизации напряжения и потока мощности. Одной из наиболее важных функций конденсатора в системах переменного тока является коррекция коэффициента мощности, без которой вы не сможете обеспечить достаточный пусковой момент для однофазных двигателей.

Фильтры для конденсаторов

Если вы используете микроконтроллер в цепи для запуска определенной программы, вы не хотите, чтобы его напряжение упало, поскольку это приведет к сбросу контроллера. Вот почему дизайнеры используют конденсатор. Он может обеспечить микроконтроллер необходимой мощностью на долю секунды, чтобы избежать перезапуска. Другими словами, он отфильтровывает шумы в линии питания и стабилизирует источник питания.

Применения удерживающего конденсатора

В отличие от батареи, конденсатор быстро разряжается.Вот почему он используется для кратковременного питания цепи. Батареи вашей камеры заряжают конденсатор, прикрепленный к вспышке. Когда вы делаете снимок со вспышкой, конденсатор высвобождает свой заряд за доли секунды, генерируя вспышку света.

Применение конденсатора таймера

В резонансной или зависящей от времени схеме конденсаторы используются вместе с резистором или катушкой индуктивности в качестве элемента синхронизации. Время, необходимое для зарядки и разрядки конденсатора, определяет работу схемы.


Компонент 2: резистор

Резистор — это пассивное двухконтактное электрическое устройство, которое препятствует прохождению тока. Это, наверное, самый простой элемент в электронной схеме. Это также один из наиболее распространенных компонентов, поскольку сопротивление является неотъемлемым элементом почти всех электронных схем. Обычно они имеют цветовую маркировку.

Рисунок 4: Резисторы [Источник изображения]
A. Состав

Резистор — это совсем не модное устройство, потому что сопротивление — это естественное свойство, которым обладают почти все проводники.Итак, конденсатор состоит из медной проволоки, обернутой вокруг изоляционного материала, такого как керамический стержень. Количество витков и толщина медной проволоки прямо пропорциональны сопротивлению. Чем больше количество витков и чем тоньше провод, тем выше сопротивление.

Также можно встретить резисторы, изготовленные по спирали из углеродной пленки. Отсюда и название резисторы с углеродной пленкой. Они предназначены для схем с низким энергопотреблением, потому что резисторы с углеродной пленкой не так точны, как их аналоги с проволочной обмоткой.Однако они дешевле проводных резисторов. К обоим концам прикреплены клеммы проводов. Поскольку резисторы не учитывают полярность в цепи, ток может течь в любом направлении. Таким образом, не нужно беспокоиться о том, чтобы прикрепить их вперед или назад.

B. Как это работает?

Резистор может показаться не очень большим. Можно подумать, что он ничего не делает, кроме как потребляет энергию. Однако он выполняет жизненно важную функцию: контролирует напряжение и ток в вашей цепи.Другими словами, резисторы дают вам контроль над конструкцией вашей схемы.

Когда электрический ток начинает течь по проводу, все электроны начинают двигаться в одном направлении. Это похоже на воду, текущую по трубе. По тонкой трубе будет течь меньше воды, потому что у нее меньше места для ее движения.

Точно так же, когда ток проходит через тонкую проволоку в резисторе, электронам становится все труднее двигаться через него. Короче говоря, количество электронов, проходящих через резистор, уменьшается с увеличением длины и толщины провода.

C. Функция и значение У резисторов

есть множество применений, но три наиболее распространенных — это управление током, деление напряжения и цепи резистор-конденсатор.

Ограничение потока тока

Если вы не добавите резисторы в цепь, ток будет опасно высоким. Это может привести к перегреву других компонентов и их повреждению. Например, если вы подключите светодиод напрямую к батарее, он все равно будет работать.Однако через некоторое время светодиод нагреется, как огненный шар. В конечном итоге он сгорит, поскольку светодиоды менее устойчивы к нагреву.

Но, если ввести в схему резистор, он снизит протекание тока до оптимального уровня. Таким образом, вы можете дольше держать светодиод включенным, не перегревая его.

Делительное напряжение Также используются резисторы

для понижения напряжения до нужного уровня. Иногда для определенной части схемы, такой как микроконтроллер, может потребоваться более низкое напряжение, чем для самой схемы.Здесь на помощь приходит резистор.

Допустим, ваша схема работает от аккумулятора 12 В. Однако для микроконтроллера требуется только питание 6 В. Итак, чтобы разделить напряжение пополам, все, что вам нужно сделать, это подключить последовательно два резистора с равным сопротивлением. Проволока между двумя резисторами снизит наполовину напряжение вашей цепи, к которой может быть подключен микроконтроллер. Используя соответствующие резисторы, вы можете снизить напряжение в цепи до любого уровня.

Резисторно-конденсаторные цепи Резисторы

также используются в сочетании с конденсаторами для создания интегральных схем, которые содержат массивы резистор-конденсатор в одной микросхеме.Они также известны как RC-фильтры или RC-сети. Они часто используются для подавления электромагнитных помех (EMI) или радиочастотных помех (RFI) в различных инструментах, включая порты ввода / вывода компьютеров и ноутбуков, локальные сети (LAN) и глобальные сети (WAN), среди прочего. Они также используются в станках, распределительных устройствах, контроллерах двигателей, автоматизированном оборудовании, промышленных приборах, лифтах и ​​эскалаторах.


Компонент 3: Диод

Диод — это устройство с двумя выводами, которое позволяет электрическому току течь только в одном направлении.Таким образом, это электронный эквивалент обратного клапана или улицы с односторонним движением. Он обычно используется для преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Он изготовлен либо из полупроводникового материала (полупроводниковый диод), либо из вакуумной трубки (вакуумный ламповый диод). Однако сегодня большинство диодов изготовлено из полупроводникового материала, особенно из кремния.

Рисунок 5: Диод [Источник изображения]
A. Состав

Как упоминалось ранее, существует два типа диодов: вакуумные диоды и полупроводниковые диоды.Вакуумный диод состоит из двух электродов (катода и анода), помещенных внутри герметичной вакуумной стеклянной трубки. Полупроводниковый диод состоит из полупроводников p-типа и n-типа. Поэтому он известен как диод с p-n переходом. Обычно он изготавливается из кремния, но также можно использовать германий или селен.

B. Как это работает?
Вакуумный диод

Когда катод нагревается нитью накала, в вакууме образуется невидимое облако электронов, называемое пространственным зарядом.Хотя электроны испускаются катодом, отрицательный объемный заряд отталкивает их. Поскольку электроны не могут достичь анода, через цепь не протекает ток. Однако, когда анод становится положительным, объемный заряд исчезает. В результате ток начинает течь от катода к аноду. Таким образом, электрический ток внутри диода течет только от катода к аноду и никогда от анода к катоду.

P-N переходной диод

Диод с p-n переходом состоит из кремниевых полупроводников p-типа и n-типа.Полупроводник p-типа обычно легируется бором, оставляя в нем дырки (положительный заряд). С другой стороны, полупроводник n-типа легирован сурьмой, добавляя в него несколько дополнительных электронов (отрицательный заряд). Таким образом, электрический ток может протекать через оба полупроводника.

Когда вы соединяете блоки p-типа и n-типа, лишние электроны n-типа объединяются с дырками p-типа, создавая зону обеднения без каких-либо свободных электронов или дырок. Короче, ток через диод больше не может проходить.

Когда вы подключаете отрицательную клемму батареи к кремнию n-типа, а положительную клемму к p-типу (прямое смещение), ток начинает течь, поскольку электроны и дырки теперь могут перемещаться по переходу. Однако, если вы перевернете клеммы (обратное смещение), ток через диод не будет протекать, потому что дырки и электроны отталкиваются друг от друга, расширяя зону истощения. Таким образом, как и вакуумный диод, переходной диод может пропускать ток только в одном направлении.

С.Функция и значение

Хотя диоды являются одними из простейших компонентов электронной схемы, они находят уникальное применение в различных отраслях промышленности.

Преобразование переменного тока в постоянный

Наиболее распространенное и важное применение диодов — преобразование переменного тока в постоянный. Обычно полуволновой (один диод) или двухполупериодный (четыре диода) выпрямитель используется для преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока, особенно в бытовых источниках питания. Когда вы пропускаете источник питания переменного тока через диод, через него проходит только половина формы волны переменного тока.Поскольку этот импульс напряжения используется для зарядки конденсатора, он создает устойчивые и непрерывные постоянные токи без каких-либо пульсаций. Различные комбинации диодов и конденсаторов также используются для создания различных типов умножителей напряжения для умножения небольшого переменного напряжения на высокие выходы постоянного тока.

Обходные диоды

Обходные диоды часто используются для защиты солнечных панелей. Когда ток от остальных элементов проходит через поврежденный или пыльный солнечный элемент, это вызывает перегрев.В результате общая выходная мощность снижается, создавая горячие точки. Диоды подключаются параллельно солнечным элементам, чтобы защитить их от проблемы перегрева. Эта простая конструкция ограничивает напряжение на неисправном солнечном элементе, позволяя току проходить через неповрежденные элементы во внешнюю цепь.

Защита от скачков напряжения

Когда источник питания внезапно прерывается, он создает высокое напряжение в большинстве индуктивных нагрузок.Этот неожиданный скачок напряжения может повредить нагрузку. Однако вы можете защитить дорогое оборудование, подключив диод к индуктивным нагрузкам. В зависимости от типа защиты эти диоды известны под разными названиями, включая демпферный диод, обратный диод, подавляющий диод и диод свободного хода, среди других.

Демодуляция сигнала

Они также используются в процессе модуляции сигнала, поскольку диоды могут эффективно удалять отрицательный элемент сигнала переменного тока.Диод выпрямляет несущую волну, превращая ее в постоянный ток. Звуковой сигнал извлекается из несущей волны, этот процесс называется звуковой частотной модуляцией. Вы можете слышать звук после некоторой фильтрации и усиления. Следовательно, в радиоприемниках обычно используются диоды для извлечения сигнала из несущей волны.

Защита от обратного тока

Изменение полярности источника постоянного тока или неправильное подключение батареи может привести к протеканию значительного тока через цепь.Такое обратное подключение может повредить подключенную нагрузку. Вот почему защитный диод включен последовательно с положительной стороной клеммы аккумулятора. В случае правильной полярности диод становится смещенным в прямом направлении, и ток течет по цепи. Однако в случае неправильного подключения он становится смещенным в обратном направлении, блокируя ток. Таким образом, он может защитить ваше оборудование от возможных повреждений.


Компонент 4: Транзистор

Один из важнейших компонентов электронной схемы, транзисторы произвели революцию в области электроники.Эти крошечные полупроводниковые устройства с тремя выводами существуют уже более пяти десятилетий. Их часто используют как усилители и переключающие устройства. Вы можете думать о них как о реле без каких-либо движущихся частей, потому что они могут включать или выключать что-то без какого-либо движения.

Рисунок 6: Транзисторы [Источник изображения]
A. Состав

Вначале германий использовался для создания транзисторов, которые были чрезвычайно чувствительны к температуре. Однако сегодня они изготавливаются из кремния, полупроводникового материала, обнаруженного в песке, потому что кремниевые транзисторы гораздо более устойчивы к температуре и дешевле в производстве.Есть два разных типа биполярных переходных транзисторов (BJT), NPN и PNP. Каждый транзистор имеет три контакта, которые называются базой (b), коллектором (c) и эмиттером (e). NPN и PNP относятся к слоям полупроводникового материала, из которых изготовлен транзистор.

B. Как это работает?

Когда вы помещаете кремниевую пластину p-типа между двумя стержнями n-типа, вы получаете NPN-транзистор. Эмиттер присоединен к одному n-типу, а коллектор — к другому.База прикреплена к р-образному типу. Избыточные дырки в кремнии p-типа действуют как барьеры, блокирующие прохождение тока. Однако, если вы приложите положительное напряжение к базе и коллектору и отрицательно зарядите эмиттер, электроны начнут течь от эмиттера к коллектору.

Расположение и количество блоков p-типа и n-типа остаются инвертированными в транзисторе PNP. В этом типе транзистора один n-тип находится между двумя блоками p-типа. Поскольку распределение напряжения отличается, транзистор PNP работает иначе.Транзистор NPN требует положительного напряжения на базу, в то время как PNP требует отрицательного напряжения. Короче говоря, ток должен течь от базы, чтобы включить PNP-транзистор.

C. Функция и значение

Транзисторы функционируют как переключатели и усилители в большинстве электронных схем. Дизайнеры часто используют транзистор в качестве переключателя, потому что, в отличие от простого переключателя, он может превратить небольшой ток в гораздо больший. Хотя вы можете использовать простой переключатель в обычной цепи, для усовершенствованной схемы может потребоваться различное количество токов на разных этапах.

Транзисторы в слуховых аппаратах

Одно из самых известных применений транзисторов — слуховой аппарат. Обычно небольшой микрофон в слуховом аппарате улавливает звуковые волны, преобразовывая их в колеблющиеся электрические импульсы или токи. Когда эти токи проходят через транзистор, они усиливаются. Затем усиленные импульсы проходят через динамик, снова преобразуя их в звуковые волны. Таким образом, вы можете услышать значительно более громкую версию окружающего шума.

Транзисторы в компьютерах и калькуляторах

Все мы знаем, что компьютеры хранят и обрабатывают информацию, используя двоичный язык «ноль» и «единица». Однако большинство людей не знают, что транзисторы играют решающую роль в создании чего-то, что называется логическими вентилями, которые являются основой компьютерных программ. Транзисторы часто соединяются с логическими вентилями, чтобы создать уникальный элемент устройства, называемый триггером. В этой системе транзистор остается включенным, даже если вы уберете ток базы.Теперь он переключается или выключается всякий раз, когда через него проходит новый ток. Таким образом, транзистор может хранить ноль, когда он выключен, или единицу, когда он включен, что является принципом работы компьютеров.

Транзисторы Дарлингтона

Транзистор Дарлингтона состоит из двух соединенных вместе транзисторов с полярным соединением PNP или NPN. Он назван в честь своего изобретателя Сидни Дарлингтона. Единственное назначение транзистора Дарлингтона — обеспечить высокий коэффициент усиления по току при низком базовом токе.Вы можете найти эти транзисторы в приборах, которым требуется высокий коэффициент усиления по току на низкой частоте, таких как регуляторы мощности, драйверы дисплея, контроллеры двигателей, световые и сенсорные датчики, системы сигнализации и усилители звука.

IGBT и MOSFET транзисторы

Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) часто используются в качестве усилителей и переключателей в различных инструментах, включая электромобили, поезда, холодильники, кондиционеры и даже стереосистемы.С другой стороны, полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник (MOSFET) обычно используются в интегральных схемах для управления уровнями мощности устройства или для хранения данных.


Компонент 5: Индуктор

Катушка индуктивности, также известная как реактор, представляет собой пассивный компонент цепи, имеющей два вывода. Это устройство хранит энергию в своем магнитном поле, возвращая ее в цепь при необходимости. Было обнаружено, что когда две катушки индуктивности помещаются рядом, не касаясь друг друга, магнитное поле, создаваемое первой катушкой индуктивности, воздействует на вторую катушку индуктивности.Это был решающий прорыв, который привел к изобретению первых трансформаторов.

Рисунок 7: Катушки индуктивности [Источник изображения]
A. Состав

Это, вероятно, простейший компонент, состоящий только из мотка медной проволоки. Индуктивность прямо пропорциональна количеству витков в катушке. Однако иногда катушка наматывается на ферромагнитный материал, такой как железо, слоистое железо и порошковое железо, для увеличения индуктивности. Форма этого сердечника также может увеличить индуктивность.Тороидальные (в форме бублика) сердечники обеспечивают лучшую индуктивность по сравнению с соленоидными (стержневыми) сердечниками на такое же количество витков. К сожалению, индукторы в интегральной схеме сложно соединить, поэтому их обычно заменяют резисторами.

B. Как это работает?

Когда ток проходит по проводу, он создает магнитное поле. Однако уникальная форма индуктора приводит к созданию гораздо более сильного магнитного поля. Это мощное магнитное поле, в свою очередь, сопротивляется переменному току, но пропускает через него постоянный ток.Это магнитное поле также хранит энергию.

Возьмем простую схему, состоящую из батареи, переключателя и лампочки. Лампа загорится ярко, как только вы включите выключатель. Добавьте в эту цепь индуктивность. Как только вы включаете выключатель, лампочка переключается с яркой на тусклую. С другой стороны, когда переключатель выключен, он становится очень ярким, всего на долю секунды до полного выключения.

Когда вы включаете выключатель, индуктор начинает использовать электричество для создания магнитного поля, временно блокируя прохождение тока.Но только постоянный ток проходит через индуктор, как только магнитное поле заполнено. Вот почему лампочка переключается с яркой на тусклую. Все это время индуктор накапливает некоторую электрическую энергию в виде магнитного поля. Итак, когда вы выключаете выключатель, магнитное поле поддерживает постоянный ток в катушке. Таким образом, лампочка некоторое время горит ярко перед тем, как погаснуть.

C. Функция и значение

Хотя индукторы полезны, их сложно включить в электронные схемы из-за их размера.Поскольку они более громоздкие по сравнению с другими компонентами, они увеличивают вес и занимают много места. Следовательно, их обычно заменяют резисторами в интегральных схемах (ИС). Тем не менее, индукторы имеют широкий спектр промышленных применений.

Фильтры в настроенных схемах

Одним из наиболее распространенных применений индукторов является выбор желаемой частоты в настроенных схемах. Они широко используются с конденсаторами и резисторами, подключенными параллельно или последовательно, для создания фильтров.Импеданс катушки индуктивности увеличивается с увеличением частоты сигнала. Таким образом, автономная катушка индуктивности может действовать только как фильтр нижних частот. Однако, когда вы объединяете его с конденсатором, вы можете создать режекторный фильтр, потому что сопротивление конденсатора уменьшается с увеличением частоты сигнала. Таким образом, вы можете использовать различные комбинации конденсаторов, катушек индуктивности и резисторов для создания различных типов фильтров. Они встречаются в большинстве электронных устройств, включая телевизоры, настольные компьютеры и радио.

Дроссели как дроссели

Если через дроссель протекает переменный ток, он создает противоположный ток. Таким образом, он может преобразовывать источник переменного тока в постоянный. Другими словами, он подавляет подачу переменного тока, но позволяет постоянному току проходить через него, отсюда и название «дроссель». Обычно они используются в цепях питания, которым необходимо преобразовать подачу переменного тока в подачу постоянного тока.

Ферритовые бусины

Ферритовый шарик или ферритовый дроссель используется для подавления высокочастотного шума в электронных схемах.Некоторые из распространенных применений ферритовых шариков включают компьютерные кабели, телевизионные кабели и кабели для зарядки мобильных устройств. Эти кабели иногда могут действовать как антенны, взаимодействуя с аудио- и видеовыходами вашего телевизора и компьютера. Таким образом, индукторы используются в ферритовых шариках, чтобы уменьшить такие радиочастотные помехи.

Индукторы в датчиках приближения

Большинство датчиков приближения работают по принципу индуктивности. Индуктивный датчик приближения состоит из четырех частей, включая индуктор или катушку, генератор, схему обнаружения и выходную схему.Осциллятор генерирует флуктуирующее магнитное поле. Когда объект приближается к этому магнитному полю, начинают накапливаться вихревые токи, уменьшая магнитное поле датчика.

Схема обнаружения определяет силу датчика, в то время как выходная схема вызывает соответствующий ответ. Индуктивные датчики приближения, также называемые бесконтактными датчиками, ценятся за их надежность. Они используются на светофорах для определения плотности движения, а также в качестве датчиков парковки легковых и грузовых автомобилей.

Асинхронные двигатели

Асинхронный двигатель, вероятно, является наиболее распространенным примером применения индукторов. Обычно в асинхронном двигателе индукторы устанавливаются в фиксированном положении. Другими словами, им не разрешается выравниваться с близлежащим магнитным полем. Источник питания переменного тока используется для создания вращающегося магнитного поля, которое затем вращает вал. Потребляемая мощность регулирует скорость вращения. Следовательно, асинхронные двигатели часто используются в приложениях с фиксированной скоростью.Асинхронные двигатели очень надежны и прочны, поскольку нет прямого контакта между двигателем и ротором.

Трансформаторы

Как упоминалось ранее, открытие индукторов привело к изобретению трансформаторов, одного из основных компонентов систем передачи энергии. Вы можете создать трансформатор, объединив индукторы общего магнитного поля. Обычно они используются для повышения или понижения напряжения в линиях электропередач до желаемого уровня.

Накопитель энергии

Катушка индуктивности, как и конденсатор, также может накапливать энергию. Однако, в отличие от конденсатора, он может накапливать энергию в течение ограниченного времени. Поскольку энергия хранится в магнитном поле, она схлопывается, как только отключается источник питания. Тем не менее, индукторы функционируют как надежные накопители энергии в импульсных источниках питания, таких как настольные компьютеры.


Компонент 6: реле

Реле — это электромагнитный переключатель, который может размыкать и замыкать цепи электромеханическим или электронным способом.Для работы реле необходим относительно небольшой ток. Обычно они используются для регулирования малых токов в цепи управления. Однако вы также можете использовать реле для управления большими электрическими токами. Реле — это электрический эквивалент рычага. Вы можете включить его небольшим током, чтобы включить (или усилить) другую цепь, использующую большой ток. Реле могут быть либо электромеханическими, либо твердотельными.

Рисунок 8: Реле [Источник изображения]
A. Состав

Электромеханическое реле (ЭМИ) состоит из корпуса, катушки, якоря, пружины и контактов.Рама поддерживает различные части реле. Якорь — это подвижная часть релейного переключателя. Катушка (в основном из медной проволоки), намотанная на металлический стержень, создает магнитное поле, которое перемещает якорь. Контакты — это токопроводящие части, которые размыкают и замыкают цепь.

Твердотельное реле (SSR) состоит из входной цепи, цепи управления и выходной цепи. Входная цепь эквивалентна катушке электромеханического реле. Схема управления действует как связующее устройство между входными и выходными цепями, в то время как выходная цепь выполняет ту же функцию, что и контакты в ЭМИ.Твердотельные реле становятся все более популярными, поскольку они дешевле, быстрее и надежнее электромеханических реле.

B. Как это работает?

Используете ли вы электромеханическое реле или твердотельное реле, это нормально замкнутое (NC) или нормально разомкнутое (NO) реле. В случае реле NC контакты остаются замкнутыми при отсутствии питания. Однако в нормально разомкнутом реле контакты остаются разомкнутыми при отсутствии питания.Короче говоря, всякий раз, когда через реле протекает ток, контакты либо размыкаются, либо замыкаются.

В ЭМИ источник питания возбуждает катушку реле, создавая магнитное поле. Магнитная катушка притягивает металлическую пластину, установленную на якоре. Когда ток прекращается, якорь возвращается в исходное положение под действием пружины. EMR также может иметь один или несколько контактов в одном пакете. Если в цепи используется только один контакт, она называется цепью с одиночным разрывом (SB). С другой стороны, цепь двойного размыкания (DB) идет с буксировочными контактами.Обычно реле с одинарным размыканием используются для управления маломощными устройствами, такими как индикаторные лампы, в то время как контакты с двойным размыканием используются для управления мощными устройствами, такими как соленоиды.

Когда дело доходит до работы SSR, вам необходимо подать напряжение выше, чем указанное напряжение срабатывания реле, чтобы активировать входную цепь. Вы должны подать напряжение ниже установленного минимального напряжения падения реле, чтобы деактивировать входную цепь. Схема управления передает сигнал из входной цепи в выходную.Выходная цепь включает нагрузку или выполняет желаемое действие.

C. Функция и значение

Поскольку они могут управлять сильноточной цепью с помощью слаботочного сигнала, в большинстве процессов управления используются реле в качестве первичных устройств защиты и переключения. Они также могут обнаруживать неисправности и нарушения в системах распределения электроэнергии. Типичные приложения включают телекоммуникации, автомобили, системы управления дорожным движением, бытовую технику и компьютеры.

Защитные реле

Защитные реле используются для отключения или отключения цепи при обнаружении каких-либо нарушений. Иногда они также могут подавать сигналы тревоги при обнаружении неисправности. Типы реле защиты зависят от их функции. Например, реле максимального тока предназначено для определения тока, превышающего заданное значение. При обнаружении такого тока реле срабатывает, отключая автоматический выключатель, чтобы защитить оборудование от возможного повреждения.

Дистанционное реле или реле импеданса, с другой стороны, может обнаруживать отклонения в соотношении тока и напряжения, а не контролировать их величину независимо. Он срабатывает, когда отношение V / I падает ниже заданного значения. Обычно защитные реле используются для защиты оборудования, такого как двигатели, генераторы, трансформаторы и т. Д.

Реле автоматического повторного включения

Реле автоматического повторного включения предназначено для многократного повторного включения автоматического выключателя, который уже отключен с помощью защитного реле.Например, при резком падении напряжения в электрической цепи вашего дома может наблюдаться несколько кратковременных перебоев в подаче электроэнергии. Эти сбои происходят из-за того, что реле повторного включения пытается автоматически включить защитное реле. В случае успеха питание будет восстановлено. В противном случае произойдет полное отключение электроэнергии.

Тепловые реле

Тепловое воздействие электрической энергии — это принцип работы теплового реле. Короче говоря, он может обнаруживать повышение температуры окружающей среды и соответственно включать или выключать цепь.Он состоит из биметаллической полосы, которая нагревается при прохождении через нее сверхтока. Нагретая полоса изгибается и замыкает замыкающий контакт, отключая автоматический выключатель. Наиболее распространенное применение теплового реле — защита электродвигателя от перегрузки.


Компонент 7. Кристалл кварца

Кристаллы кварца находят несколько применений в электронной промышленности. Однако в основном они используются в качестве резонаторов в электронных схемах. Кварц — это встречающаяся в природе форма кремния.Однако теперь его производят синтетически, чтобы удовлетворить растущий спрос. Он проявляет пьезоэлектрический эффект. Если вы приложите физическое давление к одной стороне, возникающие в результате вибрации создадут переменное напряжение на кристалле. Резонаторы из кварцевого кристалла доступны во многих размерах в зависимости от требуемых применений.

Рисунок 9: Кристалл кварца [Источник изображения]
A. Состав

Как упоминалось ранее, кристаллы кварца либо производятся синтетическим путем, либо встречаются в природе.Их часто используют для создания кварцевых генераторов для создания электрического сигнала с точной частотой. Обычно форма кристаллов кварца гексагональная с пирамидами на концах. Однако для практических целей их разрезают на прямоугольные плиты. К наиболее распространенным типам форматов резки относятся X, Y и AT. Эта плита помещается между двумя металлическими пластинами, называемыми удерживающими пластинами. Внешняя форма кварцевого кристалла или кварцевого генератора может быть цилиндрической, прямоугольной или квадратной.

Б.Как это работает?

Если подать на кристалл переменное напряжение, он вызовет механические колебания. Огранка и размер кристалла кварца определяют резонансную частоту этих колебаний или колебаний. Таким образом, он генерирует постоянный сигнал. Кварцевые генераторы дешевы и просты в изготовлении синтетическим способом. Они доступны в диапазоне от нескольких кГц до нескольких МГц. Поскольку кварцевые генераторы имеют более высокую добротность или добротность, они очень стабильны во времени и температуре.

C. Функция и значение

Исключительно высокая добротность позволяет использовать кристаллы кварца и резонансный элемент в генераторах, а также в фильтрах в электронных схемах. Вы можете найти этот высоконадежный компонент в радиочастотных приложениях, в качестве тактовых схем генератора в платах микропроцессоров, а также в качестве элемента синхронизации в цифровых часах.

Кварцевые часы

Проблема традиционных часов с винтовой пружиной заключается в том, что вам нужно периодически заводить катушку.С другой стороны, маятниковые часы зависят от силы тяжести. Таким образом, они по-разному показывают время на разных уровнях моря и высотах из-за изменений силы тяжести. Однако на характеристики кварцевых часов не влияет ни один из этих факторов. Кварцевые часы питаются от батареек. Обычно крошечный кристалл кварца регулирует шестеренки, которые управляют секундной, минутной и часовой стрелками. Поскольку кварцевые часы потребляют очень мало энергии, батарея часто может работать дольше.

Фильтры

Вы также можете использовать кристаллы кварца в электронных схемах в качестве фильтров.Они часто используются для фильтрации нежелательных сигналов в радиоприемниках и микроконтроллерах. Большинство основных фильтров состоят из одного кристалла кварца. Однако усовершенствованные фильтры могут содержать более одного кристалла, чтобы соответствовать требованиям к рабочим характеристикам. Эти кварцевые фильтры намного превосходят фильтры, изготовленные с использованием ЖК-компонентов.


Заключение

От общения с близкими, живущими на разных континентах, до приготовления горячей чашки кофе — электронные устройства затрагивают практически все аспекты нашей жизни.Однако что заставляет эти электронные устройства выполнять, казалось бы, трудоемкие задачи всего за несколько минут? Крошечные электронные схемы — основа всего электронного оборудования. Чтение о различных компонентах электронной схемы поможет вам понять их функции и значение. Поделитесь своими предложениями и мнениями по этому поводу в разделе комментариев ниже.

// Эта статья изначально была опубликована на ICRFQ.

Основы биполярных транзисторов — Новости о хранении энергии, батареях, изменении климата и окружающей среде

Существует два основных типа транзисторов, которые фактически являются частными случаями диодов.Мы уже писали о MOSFET. Сегодня мы поговорим о биполярных транзисторах. Но сначала, что означает слово «транзистор»? «Транзист» означает переход из одного состояния в другое. Например, в фильмах это относится к переходу от одной сцены к другой.

Роль биполярных транзисторов в электронике

Биполярные транзисторы изготовлены из полупроводникового материала. У них есть не менее трех выводов, подключенных к внешней цепи. Таким образом, это отличает их от диодов, состоящих только из одной пары.

Типичные устройства BJT: Приложение: GNU Free Doc

У них в основном одно из двух дел. Они предназначены для переключения потока тока или его усиления.

Если мы соединим два диода друг за другом, мы получим два перехода с положительной полярности на нейтраль. Но у них будет общий нейтральный или положительный полюс. Мы называем это транзистором с биполярным переходом. Это аббревиатура BJT.

Если соединение находится на нейтралах, мы называем это PNP. Противоположное расположение — NPN.Способность этих устройств изолировать или передавать сигналы составляет основу большинства электронных транзакций сегодня.

Общие приложения для BJT-транзисторов

Схематический символ BJT: Википедия: общественное достояние

У нас есть множество биполярных транзисторов во всех наших электронных устройствах. Некоторые компании зарабатывают их миллиарды каждый год. Это могут быть автономные устройства или они могут быть встроены в интегральные схемы.

Они играют важную роль в высокоскоростной цифровой логике и логарифмических преобразованиях.Другие их функции включают усиление сигнала и измерение температуры.

Транзисторы ворвались на мировую арену в 1950-х годах в виде транзисторных радиоприемников. Впервые в истории они представили человеческую культуру мобильными развлечениями.

В ответ фабрики выпустили миллиарды из них. Фактически, они до сих пор остаются самым популярным устройством электронной связи в истории.

Смартфоны могут наверстать упущенное. Тем не мение. сегодня нам трудно представить жизнь без биполярных транзисторов.Некоторые из них размером с рисовые зерна, но способны изменить нашу жизнь.

Связанные

Как полевые МОП-транзисторы усиливают сигналы

Целенаправленное определение диода

Подтверждение изображения: транзистор Дарлингтона

Цепь переключения контроллера заряда батареи панели солнечных батарей

Льюис Лофлин

Вверху: Рис. 1 Схема контроллера заряда солнечной панели с использованием Arduino и P-канального MOSFET.

Здесь я рассмотрю использование переключателя MOSFET с каналом P в приведенной выше схеме управления зарядом солнечной панели Arduino. Примечание Q2 и Q4

Предыдущие дизайны:


Рис. 2 Блок-схема зарядного устройства.

Начнем с блок-схемы на рис. 2. У нас есть солнечная панель с внутренним блокирующим диодом, какая-то схема переключения и аккумулятор, который нужно заряжать. Инвертор преобразует постоянный ток батареи в переменный.

Напряжение аккумуляторной батареи контролируется контроллером, который включает схему переключателя для зарядки и выключает ее, когда аккумулятор заряжен.


Рис. 3 Схема переключателя P-канального MOSFET.

На рис. 3 показана схема переключателя зарядного устройства. Q2 в биполярном транзисторе 2N2222, а Q4 — в полевом МОП-транзисторе. Есть две контрольные точки, которые контролируются схемой управления напряжением, в данном случае микроконтроллером Arduino.

Преимущество полевого МОП-транзистора перед биполярным транзистором — низкое сопротивление сток-исток и высокая токовая нагрузка.


Рис. 4 Схема управления зарядом батареи MOSFET включена.

На рис. 4 Arduino выдает ВЫСОКИЙ уровень базовой цепи Q2, включая Q2. Коллектор Q2 переключает затвор Q4 на 0,5 В, включая Q4, заряжающий аккумулятор.

Есть проблема, которую необходимо решить — рейтинг Vgs за 4 квартал. Для большинства полевых МОП-транзисторов это ограничивает напряжение на резисторе 10 кОм. В этом случае при 12-17В это не проблема.


Рис. 5 Цепь управления зарядом батареи MOSFET Слишком высокое напряжение Vgs приводит к повреждению полевого МОП-транзистора.

Это не относится к системе с напряжением 24 или 48 В.Схема как есть разрушит МОП-транзистор.


Рис. 6 Схема затвор-исток защиты полевого МОП-транзистора стабилитроном.

Добавление стабилитрона на 12 В между коллектором Q2 и затвором Q4. Это делит 24 вольта между резистором 10 кОм и стабилитроном. Для системы зарядки на 48 В используйте стабилитрон на 36 В.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*