- Súčasti sú povinné
- DC motor ako generátor elektrickej energie
- Schéma zapojenia a pracovné vysvetlenie
Svietidlo alebo baterka sú veľmi užitočné v núdzových situáciách, ako je výpadok napájania. Tieto baterky sú napájané z batérie a musíme ich nabíjať pravidelne v určitých intervaloch. Čo však v prípade, že nemáte elektrinu a máte vybitú baterku? V takom prípade sú veľmi dobré mechanické nabíjateľné baterky, ktoré je možné nabíjať otočením páčky, ktorá je k nim pripevnená. Má nejaký mechanizmus a prevodové stupne na premenu mechanickej energie na elektrickú, ktorá nabíja batériu v nej. Tu používame ten istý princíp na výrobu núdzového blesku, ktorý má Supercapacitor a tento Supercapacitor je možné nabíjať otáčaním DC motora, ktorý je k nemu pripojený.
Takže v tomto výučbe vyrobíme núdzovú baterku, ktorú je možné nabíjať otáčaním malého jednosmerného motora, ktorý je k nej pripojený. Aby sme to vytvorili, používame superkondenzátor, LED a Schottkyho diódu. Supercapacitor sa používa na napájanie LED a jednosmerný motor sa používa na dobíjanie veľkokapacitný kondenzátor. Schottkyho dióda sa používa na zastavenie toku prúdu zo superkondenzátora do motora, pretože keď je motor pripojený k superkondenzátoru, motor sa začne otáčať tak, že odoberá energiu zo superkondenzátora a my nemôžeme superkondenzátor pomocou motora dobiť. Jediným spôsobom, ako zablokovať tok prúdu zo Superkondenzátora do motora, je použiť diódu. Môžu sa použiť aj iné prechodové diódy PN, ale Schottkyho dióda má nižší pokles napätia v porovnaní s inými spojovacími diódami PN.
Súčasti sú povinné
- Jednosmerný motor
- Superkondenzátor
- Schottkyho dióda
- Rezistor (200 ohmov)
- Prepnúť
- LED
DC motor :
DC motor je veľmi častý typ motora a je ľahko dostupný za nízku cenu. Tieto motory sú vybavené magnetmi. V tomto magnetickom poli je umiestnená kotva, takže vždy, keď prúdom prechádza kotva, zažíva silu, ktorá spôsobí, že rotuje rotor vzhľadom na jeho pôvodnú polohu.
Jednosmerné motory možno rozdeliť do mnohých typov podľa ich tvaru, veľkosti a funkčnosti. Hlavne jednosmerné motory sú rozdelené do štyroch typov:
- Jednosmerné motory s permanentnými magnetmi
- Séria jednosmerných motorov
- Vypínacie jednosmerné motory
- Zložené jednosmerné motory
V tomto projekte používame Toy \ Hobby DC motor. Je to normálny jednosmerný motor, ktorý má iba dve svorky bez akejkoľvek polarity. Jeho prevádzkové napätie je 4,5V až 9V. V nasledujúcich výučbách sa tiež dozviete viac informácií o jednosmerných motoroch a rôznych spôsoboch ich ovládania.
Super kondenzátor:
Superkondenzátor je vysokokapacitný kondenzátor s hodnotami kapacity oveľa vyššími ako bežné kondenzátory, ale s nižšími medzami napätia. Superkondenzátory kombinujú vlastnosti kondenzátorov a batérií do jedného zariadenia. Superkondenzátor dokáže uložiť 10 až 100-krát viac energie ako elektrolytické kondenzátory a dokáže prijímať a dodávať náboj oveľa rýchlejšie ako batérie a má viac cyklov nabíjania a vybíjania ako nabíjateľné batérie. Viac informácií o superkondenzátoroch sa dozviete tu.
V tomto projekte používame minikondenzátor 5 5V 1F. Pred pokračovaním skontrolujeme, koľko energie môže tento superkondenzátor uložiť. Sklad energie môžeme vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:
E = 1 / 2CV 2
Kde E = energia
C = kapacita
V = napätie
V našom prípade C = 1F a V = 5,5 V.
E = ½ * 1 * 5,5 * 5,5 E = 15 joulov
Polarita superkondenzátora je uvedená na nasledujúcom obrázku. Smer šípky predstavuje tok prúdu z kladného do záporného pólu.
Schottkyho dióda:
Schottkyho dióda je tiež známa ako horúca nosná dióda / Bariérová dióda. Ako už názov napovedá, používa sa ako bariéra na zastavenie toku prúdu v opačnom smere. Prúd vstupuje cez anódu a vystupuje cez katódu. V porovnaní s prechodovou PN diódou má Schottkyho dióda menší pokles napätia vpred a rýchlu spínaciu rýchlosť.
Pokles napätia Schottkyho diódy je všeobecne medzi 0,15 a 0,45 voltu, ale normálna prechodová dióda PN má pokles napätia medzi 0,6 až 1,7 .
DC motor ako generátor elektrickej energie
Pred vytvorením celého obvodu sa pozrime, ako je možné použiť jednosmerný motor na generovanie striedavého napätia. Pripojte motor a LED diódu tak, ako je to znázornené na nižšie uvedenom okruhu:
Pretože motor nemá žiadnu polaritu, pripojte prvý vodič k kladnému pólu LED a potom druhý vodič k zápornému pólu LED. Teraz vyfúknutím vzduchu otočte motor na maximálnu rýchlosť, LED by mala svietiť. Ak LED dióda nesvieti, pripojenie otočte a potom znova otočte.
Aktuálny obraz hardvéru je uvedený nižšie:
Schéma zapojenia a pracovné vysvetlenie
Teraz sme videli, ako môže motor vyrábať elektrinu, pomocou ktorého budeme nabíjať superkondenzátor, ktorý zase napája LED.
Super kondenzátor sa tu používa na ukladanie náboja, aby mohol dlhšie napájať LED. Pripojte záporný pól superkondenzátora k prvému vodiču motora a kladný pól k druhému vodiču motora cez Schottkyho diódu.
Ako už bolo povedané, Schottkyho dióda sa používa na blokovanie toku prúdu v opačnom smere. Pripojte teda kladný pól Schottkyho diódy k motoru a záporný pól k superkondenzátoru. Teraz bude prúd prúdiť z anódy na katódu a bude blokovať prúdový tok z katódy na anódu, čo znamená, že prúd bude prúdiť iba z motora do superkondenzátora. Používa sa tu Schottkyho dióda, pretože má nízky pokles výkonu ako normálna dióda.
Teraz pripojte LED diódu k Superkondenzátoru a pomocou odporu obmedzte spotrebu energie. Posuvný prepínač sa používa aj na zapínanie a vypínanie LED diód. Pripojte kladné kolíky superkondenzátora a LED diódy k 2. a 3. kolíku spínača a záporný kolík LED k prvému kolíku spínača.
Po pripojení môj prototyp baterky vyzerá ako obrázok uvedený nižšie. Použil som lepenku na výrobu rúrkovej konštrukcie.
Nakoniec je pripravená núdzová baterka s mechanickým napájaním, stačí len fúkať vzduch do ventilátora a otáčať ním. Motor bude nabíjať superkondenzátor a Superkondenzátor bude napájať LED. Pre viac svetla môžete použiť jasnejšiu LED. Akonáhle je superkondenzátor úplne nabitý, môže napájať LED asi 6 hodín. 10 minút. Na otáčanie motora je možné namiesto vyfukovania vzduchu vytvoriť účinnejší prevodový stupeň a pákový mechanizmus.
Ak máte akékoľvek otázky týkajúce sa tohto projektu, nechajte ich v sekcii komentárov.
Kompletné ukážkové video je uvedené nižšie: