|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Охоронна сигналізація на сонячних елементах. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії Для пристрою охоронної сигналізації світло може бути хорошим джерелом енергії і забезпечити нею схему детектора, розташовану на деякій відстані від нього. Фактично така охоронна сигналізація повністю живить сама себе.
Принцип роботи пристрою Потрібно розпочати з джерела світла. Промінь світла прямує вздовж дверного отвору, вікна чи кімнати, утворюючи охоронну зону. На приймальному кінці сонячний елемент виявляє наявність світлового променя і перетворює їх у електроенергію. Сонячний елемент грає головну роль роботі устройства; він не тільки виявляє світло, а й забезпечує енергією саму схему сигналізації. Весь секрет полягає у виборі схеми сигналізації, яка була спеціально розроблена для забезпечення мінімального споживання енергії. Завдяки такій характеристиці схеми вихідний сигнал сонячного елемента одночасно використовується як корисна інформація про світловий пучок і для енергоживлення всього пристрою. Принципова схема Схему сигналізації можна умовно поділити втричі частини. Почнемо розгляд із фотоелектричного перетворювача. Фактично під сонячним елементом, про який йшлося досі, малися на увазі сонячна батарея з п'яти елементів, з'єднаних послідовно. Повна вихідна напруга батареї становить 1,6 при струмі близько 1 мА в залежності від реальної освітленості елементів. Насамперед сонячна батарея повинна забезпечити живленням схему сигналізації. Це досягається зарядкою невеликої акумуляторної нікель-кадмієвої батареї. Ланцюг заряду містить сонячну батарею, діод D1 та акумуляторну батарею. Коли на поверхню сонячної батареї падає "охоронний" світловий промінь, акумулятор заряджається струмом, що протікає через діод D1. З попереднього розділу відомо, що акумуляторна батарея знижуватиме зарядну напругу приблизно до 1,35 В. З цієї точки зору акумуляторну батарею фактично можна розглядати як стабілітрон. З урахуванням падіння напруги 0,3 на діоді D1 напруга самої сонячної батареї стабілізується на рівні 1,65 В. Струм від сонячної батареї протікає також через опори R1 та R2. Розмір цього струму становить менше 250 мкА, тоді як більшість струму йде на зарядку акумуляторної батареї. Резистори та R2 є важливою складовою схеми детектування. Розглянемо все за порядком (рис. 1). При протіканні струму через R1 та R2 відбувається розподіл напруги. Опір резисторів R1 і R2 підібрані так, щоб при освітленні сонячних елементів на резисторі R1 падіння напруги становило лише близько 0,21 В. Ця напруга складається з падінням напруги на діоді D1 (0,3 В), в результаті різниця потенціалів між базою та емітером транзистора Q1 становить 0,51. Оскільки Q1 - кремнієвий транзистор з мінімальною напругою зміщення 0,7, то напруга на базі занадто мало, щоб відкрити транзистор. При освітленні сонячної батареї світлом транзистор замкнений і через нього не тече струму.
Однак при перериванні світлового пучка струм від фотоелектричного перетворювача припиняється, отже через резистор R1 не тече ніякого струму. Припиняється струм через діод D1. При цьому відбудеться наступне: R1 стане високоімпедансним джерелом, D1-зворотно-зміщеним діодом (через зникнення напруги від сонячного елемента) та струм потече через R2 та перехід база-емітер транзистора Q1. Тепер з'явиться колекторний струм. Колекторний струм надходить мікросхему IC1 (генератор сигналу тривоги). У цій конструкції використовується саме ця мікросхема, оскільки вона працює при вкрай низькій напрузі живлення і споживає дуже малий струм. При напрузі живлення 1,5 (характерному для сигналізації) мікросхема LM3909 переходить у нестійкий стан і, отже, перебуватиме в режимі генерації Значення компонентів R5, R6 і С1 визначають частоту генерації. Мікросхема LM3909 містить вихідний каскад посилення потужності. Підключаючи акустичний перетворювач (гучномовець) між виходом генератора (висновок 2) і плюсової клемою батареї, під час роботи генератора можна почути гучний, добре помітний сигнал. При перериванні світлового променя схема детектора відразу ж спрацьовує та лунає звуковий сигнал. Коли світловий промінь відновлюється, транзистор Q1 вимикається і генерація припиняється. Фіксація спрацьовування сигналізації Якщо автоматичне відновлення схеми небажане, наприклад, у системі охоронної сигналізації, базовий пристрій вводиться схема фіксації. Це переважно елементи схеми R3, Q2 і R4, проте вся хитрість роботи схеми фіксації визначається мікросхемою LM3909. Усередині мікросхеми між висновками 5 та 6 включений резистор опором 12 Ом. Поки на плюсовий висновок 5 не подано напругу, на виведенні 6 воно також не буде. Це стан схеми до фіксації. Коли промінь світла переривається, включається транзистор Q1 і живлення подає на висновок 5, запускаючи генератор. На виведенні 6 також з'являється потенціал. Якщо перемикач "фіксація S1" включений, то напруга з виведення через 6 резистор R4 надходить на базу транзистора Q2. Через транзистор Q2 і резистор R3 починає текти струм, ще більше збільшуючи струм, що вже поточний через базу транзистора Q1. Якщо навіть із сонячного елемента знову надходить напруга, шлях перебігу струму, що генерується сонячними елементами, значно змінюється. В результаті опір резистора вже не менший за опір резистора R2 і падіння напруги на R1 збільшується. Ефективний опір R2, R3 та Q2 стає малим порівняно з R1, і сонячні елементи не здатні вивести транзистор Q1 зі стану насичення. Таким чином, сигнал тривоги подаватиметься навіть при відновленні світлового променя. Його можна вимкнути лише вимикачем S1. Конструкція охоронної сигналізації Основою конструкції є батарея, складена з п'яти мініатюрних сонячних елементів, з'єднаних послідовно та зовні нагадують черепичний дах. Зрозуміло, що можна використовувати досить мініатюрні елементи, оскільки від них буде потрібно мінімальний струм. Таку батарею виготовити непросто без достатнього володіння технікою різання елементів і пристосувань, що відповідають для цього. Рекомендовано придбати готову батарею, зазначену в списку деталей. Для збільшення дальності дії охоронної сигналізації сонячні елементи мають параболічне дзеркало. Дзеркало збирає промені світла з великого простору та фокусує їх на елементах. Для цієї мети був використаний переносний ліхтарик, і ви можете зробити те саме. Необхідно вибрати ліхтарик з найбільшою апертурою лінзи, яку можна знайти, це важливо. Потім розібрати вузол відбивача та видалити лампочку. У такій конструкції лінза не тільки концентрує світлові промені, а й захищає дзеркальний відбивач від механічних пошкоджень та вологи. Тепер сонячна батарея приклеюється зсередини до прозорої захисної лінзи в її центрі, тильна сторона батареї повинна бути звернена до лінзи. Лінза встановлюється на місце так, щоб сонячна батарея розташовувалась проти отвору від лампочки. Через цей отвір пропускаються два провідники від батареї, а потім закріплюється відбивач. Звичайно, батарея загороджує собою значну частину прозорої лінзи, і через це необхідно вибрати можливо більший відбивач. Можна також зменшити розміри окремих сонячних елементів та знизити габарити батареї. Оскільки висновки серійних сонячних батарей немає кольорового маркування, необхідно самим визначити їх полярність. Провід припаяний до лицьової поверхні нижнього елемента має негативну полярність і приєднується до корпусу. Інший провід, припаяний до тильної поверхні верхнього елемента, має позитивну полярність. Подібний розподіл полярності електричних висновків характерний для сонячних елементів з pn-переходом, у яких верхній шар n-типу, що освітлюється; для сонячних елементів, виготовлених з базового вихідного кремнію n-типу, верхній шар p-типу та полярність виводів буде обернена тією, яка вказана в тексті. Детекторний та генераторний вузли пристрою розміщуються на друкованій платі, представленій на рис. 2, а розміщення деталей у ньому - на рис. 3.
Усі деталі припаюються до плати, крім сонячної батареї. Якщо її приєднати, то спрацює сигналізація. При бажанні можна послідовно з батареєю встановити вимикач, що дозволяє відключати сигналізацію, коли не користуються. Друкована плата встановлюється у відсік ліхтарика, призначений зазвичай для батарейок. Необхідно розмістити плату так, щоб акустичний перетворювач повідомлявся із зовнішнім простором, інакше його пронизливий звук буде приглушений. Крім того, свердлиться отвір у корпусі для перемикача фіксація. Необхідно закріпити провідники, що йдуть від сонячних елементів, і акуратно зібрати ліхтарик, цього разу припаявши батарею до схеми. Охоронний пристрій готовий до роботи. Якщо монтаж виконаний правильно, система видаватиме пронизливий сигнал тривоги. Щоб її "заспокоїти", необхідно вимкнути фіксацію спрацьовування та висвітлити поверхню сонячних елементів. Зробити це просто: до встановлення системи на призначене для неї місце вона поміщається під настільну лампу.
Встановлення охоронної сигналізації Типова схема установки охоронного пристрою у дверному отворі представлена на рис. 4. Вона закріплюється на висоті 60 см, достатньої більшості випадків. Промінь світла прямує так, щоб він перекривав прохід у приміщення.
Тепер необхідно встановити пристрій сигналізації на протилежному боці отвору. Можливо, потрібно підрегулювати напрямок променя світла, щоб він точно падав на поверхню сонячних елементів. Це легко встановити: при точному наведенні променя сигнал тривоги припиниться. Як джерело світла можна використовувати будь-який потужний ліхтар. Для цієї мети було взято такий самий ліхтарик, що і для розміщення схеми сигналізації. Батарея була замінена 6-вольтовим понижувальним трансформатором, причому один висновок 6-вольтової обмотки був приєднаний до лампочки, а інший - до мережі. Якщо є бажання зробити промінь світла непомітним, можна використовувати інфрачервоний світлофільтр. Навіть червоний целофан зробить промінь менш помітним Оскільки кремнієвий сонячний елемент має значну чутливість у червоній та інфрачервоній областях спектру, втрата у чутливості буде незначною. Проте необхідно враховувати ослаблення, яке вносить фільтр: не можна очікувати, що дальність дії системи залишиться незмінною. Слід звернути увагу на те, що якщо фільтр закриє поверхню світловипромінювача, може відбутися його нагрівання. Ступінь нагрівання залежить від виду фільтра та його пропускання. При сильному нагріванні можливе загоряння. Використання джерела світла, що живиться від мережі змінного струму, має додаткову перевагу: схема сигналізує про припинення подачі електроенергії. Автор: Байєрс Т.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Ефективні сонячні панелі на квантових точках ▪ Процесор Qualcomm Snapdragon G3x Gen1 ▪ Смартфон заглушає почуття самотності у людини
▪ розділ сайту Біографії великих вчених. Добірка статей ▪ стаття Звичка над нам дана, заміна щастю вона. Крилатий вислів ▪ стаття Що ймовірніше: загибель від удару блискавки або від астероїда, що впав? Детальна відповідь ▪ стаття Черемха віргінська. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Написи етикетки на склі. Прості рецепти та поради ▪ стаття Літні досліди. Хімічний досвід
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page