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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Signaltaschenlampe auf Solarzellen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen Haben Sie sich jemals in einer Situation befunden, in der Sie jede Art von Gefahrenwarnvorrichtung hätten gebrauchen können, aber keines hatten? Sie haben zum Beispiel im Frühling einen Graben um ein Blumenbeet herum ausgehoben oder den Rasen umgegraben und sich plötzlich daran erinnert, dass Sie abends Gäste haben. Vielleicht bauen Sie ein Schwimmbad oder am Eingang Ihres Grundstücks befindet sich ein großes Schlagloch. Unabhängig von der konkreten Situation gibt es Situationen, in denen eine Gefahrenwarneinrichtung erforderlich ist. Der Zweck eines Warnsystems besteht darin, Aufmerksamkeit zu erregen; Lichtblitze erregen die Aufmerksamkeit einer Person am effektivsten und nicht ständig brennendes Licht, da das menschliche Auge sie als Bewegung (Veränderung) wahrnimmt. Wir alle wissen gut, dass das menschliche Sehvermögen viel empfindlicher auf sich bewegende Objekte reagiert als auf stationäre. Die in diesem Kapitel beschriebene blinkende Warnleuchte ist speziell dafür konzipiert, im Falle einer Gefahr Aufmerksamkeit zu erregen. Das Funktionsprinzip der Schaltung Die Sicherheitsschaltung wird mit einem integrierten Schaltkreis LM3909 aufgebaut. Dieser Chip ist ein einzigartiger Impulsgenerator, der sehr wenig Strom verbraucht und ein Minimum an zusätzlichen Elementen erfordert. Die Einfachheit des Taschenlampendesigns kann anhand des Diagramms in Abb. beurteilt werden. 1, wobei nur vier Aufhängeelemente erforderlich sind.
Die Mikroschaltung ist im Wesentlichen ein Generator mit negativem Widerstand, dessen Impulswiederholungsperiode durch die internen Elemente und die Kapazität des Kondensators C1 bestimmt wird. Wenn der Strom eingeschaltet wird, beginnt sich der Kondensator C1 aufzuladen. Die Laderate und damit die Zeitkonstante wird von IC1 eingestellt und gesteuert. Wenn die Spannung am Kondensator den eingestellten Triggerpegel erreicht, schaltet sich IC1 ein und entlädt den Kondensator C1 zur LED LED1. Wenn sich die Kapazität durch die Diode entlädt, fließt Strom durch die Basis des Transistors Q1, der in den Sättigungsmodus geht. Der Widerstand R1 begrenzt den Entladestrom des Kondensators C1 und bestimmt die Zeitkonstante des Entladezyklus, die wiederum die Offenzeit des Transistors bestimmt. Bei einem hohen Widerstandswert des Widerstands entlädt sich der Kondensator langsamer und die Zeitkonstante nimmt zu, bei einem niedrigen Widerstandswert nimmt sie ab. In Reihe zum Schalttransistor ist eine Warnleuchte geschaltet, die daher aufleuchtet, wenn der Transistor Strom leitet. Wenn die Spannung am Kondensator auf den eingestellten unteren Grenzwert absinkt, geht IC1 in seinen ursprünglichen Zustand über und der Kondensator C1 beginnt sich erneut aufzuladen. Der Arbeitszyklus wiederholt sich. Das Verhältnis der Dauer des Ein- und Ausschaltzustands (Tastverhältnis) wird durch das Verhältnis R1 / C1 bestimmt. Unsere Schaltung ist so ausgelegt, dass die Lampe ca. 6 % der Zeit der Gesamtbetriebsdauer eingeschaltet ist. Dies entspricht etwa 15 Lichtblitzen in 1 Minute. Stromquelle Obwohl der Taschenlampenkreis von einer Solarbatterie gespeist wird, besteht sein Hauptzweck darin, vor Gefahren in der Nacht zu warnen, wenn unsere Sicht viel weniger effektiv ist und es durchaus möglich ist, auf ein Hindernis zu stoßen. Daher ist es notwendig, tagsüber Energie zu speichern, um sie später nachts nutzen zu können. Zu diesem Zweck wurden Nickel-Cadmium-Batterien ausgewählt, die aufgrund der relativ konstanten Entladespannung Blei-Säure-Batterien vorzuziehen sind. Es wäre sehr unangemessen, wenn nachts die Helligkeit des Lichts abnehmen würde, wenn der Akku entladen würde. Bei Verwendung von Nickel-Cadmium-Akkus bleibt die Beleuchtung bis zur Tiefentladung hell. Insgesamt benötigen Sie zur Stromversorgung des Stromkreises fünf Nickel-Cadmium-Batteriezellen der Größe AA mit angelöteten Anschlüssen, die jeweils 0,5 Ah Strom speichern können. Die Elemente werden mit entgegengesetzten Anschlüssen miteinander verlötet: Der Pluspol eines Elements wird mit dem Minuspol des nächsten Elements verlötet. Anschließend wird ein Blatt dickes Papier als Hülle um die Batterie gewickelt und das gesamte Produkt zur zuverlässigen Feuchtigkeitsisolierung mit einer geeigneten Polymerzusammensetzung gefüllt. Solarbatterie Nickel-Cadmium-Batterien werden über ein Solarpanel aufgeladen. Für diesen Entwurf wurden halbmondförmige Elemente ausgewählt, die durch das Schneiden von Segmenten eines runden Elements mit einem Durchmesser von 10 cm erhalten wurden, um ihm eine quadratische Form zu verleihen. Der Ausgangsstrom dieser Elemente liegt im Bereich von 50 - 80 mA, obwohl es Elemente gibt, die einen Strom von 125 mA oder mehr entwickeln. Das Hauptproblem, das durch dieses Solarbatteriedesign gelöst wird, besteht darin, Nickel-Cadmium-Batterien in einem konstant geladenen Zustand zu halten, ohne sie erneut aufzuladen. Wie in Kap. 10, Nickel-Cadmium-Batterien können bei Überladung leicht beschädigt werden. Die bei dieser Konstruktion verwendeten Scheibenbatterien können mit einem Strom von 50 mA geladen werden, ohne dass eine Beschädigung befürchtet werden muss. So werden wir eine Solarzelle herstellen, die einen Strom von etwa 50 mA erzeugt. Eine Taschenlampe, die vor Gefahren warnt, ist klein, daher ist es besser, eine kleine Solarbatterie herzustellen. Zu diesem Zweck sollten halbmondförmige Elemente ausgewählt werden, die einen Strom von 90 - 100 mA entwickeln. Teilen Sie die Halbmonde in zwei Hälften. Dies lässt sich leicht erreichen, indem man mit der kreuzförmigen Messerklinge kräftig auf den Bereich nahe der geraden Kante des Elements drückt. Die ursprünglichen runden Elemente, aus denen die Halbmondelemente abgesplittert wurden, wurden aus einem kristallinen Material erhalten, bei dem die Spaltlinien senkrecht zu den geraden Kanten der Halbmondelemente verliefen. Wenn Sie auf diese Kante drücken, wird das Element in zwei Teile geteilt. Die Größe der resultierenden Elemente wird dadurch bestimmt, wo der Klick ausgeführt wird. Wenn Sie in die Mitte klicken, erhalten Sie zwei identische Elemente. Die Aufteilung eines Elements in Segmente führt bekanntlich nicht zur Zerstörung, sondern nur zur Reduzierung des Ausgangsstroms. Wenn man also ein Element in zwei Hälften teilt, erzeugt jede Hälfte einen Strom von 45-50 mA. Es ist nicht notwendig, die Elemente in Teile zu teilen; es können ganze halbmondförmige Elemente verwendet werden, die einen Strom von nur 50 mA erzeugen. Nützlich für die Auswahl solcher Elemente Tester. Es ist zu beachten, dass Zellen mit geringem Stromverbrauch mehr Platz in der Batterie beanspruchen. Wenn Sie 14 Elemente in Reihe schalten, erhalten Sie eine Solarbatterie. Legen Sie sie auf ein kleines Stück Plastik oder Glas und verschließen Sie sie, um sie vor Witterungseinflüssen zu schützen. Die Sperrdiode (D1) schützt die Batterien nachts vor Entladung durch das Solarpanel. Es handelt sich um eine Germaniumdiode mit einer niedrigen Durchlassspannung von etwa 0,3 V und einem maximalen Strom von 200 mA. Signallichtdesign Die elektronische Schaltung wird mithilfe einer gedruckten Schaltung hergestellt. Die Leiterplatte ist in Abb. dargestellt. 2, Platzierung der Teile - in Abb. 3. Die Herstellung ist nicht kompliziert. Achten Sie lediglich sorgfältig auf die Polarität der Anschlüsse aller Halbleiterbauelemente und löten Sie die Anschlüsse sorgfältig.
Die Blinklampe muss in einer Art Glasbehälter untergebracht werden, um sie vor der äußeren Umgebung zu schützen. Darüber hinaus trägt der Glaskolben dazu bei, das Licht der Lampe in einem weiten Winkelbereich zu streuen. Ein kugelförmiger Diffusor, der früher in den Standlichtern einiger Autos verwendet wurde, eignet sich hierfür perfekt. Eine mit einer ähnlichen Kappe abgedeckte Lampe ist aus allen Richtungen sichtbar. Sie können die Lampe auch zwischen zwei Linsen platzieren, eine Konstruktion, die üblicherweise bei Verkehrssicherheitsleuchten verwendet wird. Linsen müssen nicht rund sein; jede Form reicht aus. Es wird nicht schwierig sein, die Lampe gemäß den gegebenen Empfehlungen zu schützen. Ich selbst brauchte jedoch ausdrücklich eine kleine Signaltaschenlampe, die nur in eine Richtung leuchtet. Als Ergebnis meiner Suche habe ich einen günstigen Illuminator im Angebot gefunden, der genau meinen Anforderungen entsprach (weitere Einzelheiten finden Sie in der Teileliste). Es war für den Einsatz im Auto gedacht und mit einer Magnethalterung (sehr praktisch zur Befestigung an Metalloberflächen) und einem Anschluss zum Anschluss an einen 12-V-Zigarettenanzünder ausgestattet. Um diese Taschenlampe als Signalleuchte zu verwenden, musste zunächst der Verbindungsantrieb mit dem 12-Volt-Stecker so durchtrennt werden, dass etwa 10 cm Kabel übrig blieben. Bewahren Sie den Zigarettenanzünderstecker und das Verbindungskabel bei Bedarf für zukünftige Designs auf. Entfernen Sie nun den Drahtaufwickelgriff, indem Sie die Schraube lösen, mit der er befestigt ist. Die Glühbirne in dieser Taschenlampe ist für 12 V ausgelegt und wird in unserem Stromkreis nicht gut funktionieren. Um an die Glühbirne zu gelangen, schrauben Sie den äußeren Ring, der das Frontglas der Taschenlampe hält, gegen den Uhrzeigersinn ab. Ersetzen Sie die Lampe durch eine Lampe Nr. 50 und bauen Sie die Taschenlampe zusammen. Die in Abb. gezeigte Leiterplatte. 2, speziell angefertigt, um genau in die Aussparung des 12-Volt-Steckers zu passen. Die Platine und alle darauf befindlichen Teile passen von der Größe her genau, bis auf den Kondensator C1, der „liegend“ positioniert werden muss. Zum Schluss löten Sie die Lampen-, Batterie- und Solaranschlüsse an die entsprechenden Pads auf der Platine. Bei der Endmontage wird die Taschenlampe am Akku befestigt. Das zusätzliche Gewicht des Akkus erhöht die Stabilität der Taschenlampe. Die Solarbatterie, die nicht an der Taschenlampe befestigt ist, kann an jedem von der Sonne beleuchteten Ort angebracht werden.
Verwenden eines Leuchtfeuers Die Taschenlampe ist möglicherweise nicht mit einem Kippschalter ausgestattet, um sie tagsüber auszuschalten. Es ist nicht erforderlich. Meine Erfahrung zeigt, dass ein frisch geladener Satz Batterien ausreicht, um die Taschenlampe eine Woche lang zu betreiben. Vollständig entladene Nickel-Cadmium-Zellen werden in 10 Solarstunden, also in eineinhalb Tagen Solarbatteriebetrieb, wieder vollständig aufgeladen. Wenn Sie mit dieser Betriebsart nicht zufrieden sind, sollten Sie die Solarzelle so vergrößern, dass sie einen Strom von 17 mA erzeugt, und die bisherigen Batteriezellen durch Zellen mit höherer Kapazität (Typ C) ersetzen. In diesem Fall wird etwa dreimal mehr Energie gespeichert. Der Einsatzbereich dieser kleinen tragbaren Taschenlampe ist nahezu unbegrenzt. Da fallen einem natürlich sofort die bereits erwähnten Einsatzmöglichkeiten ein: rechtzeitige Lichtwarnung vor Senken und Löchern, schwer einsehbaren Hecken und unsichtbaren Hindernissen. Es ist auch eine gute Idee, Warnleuchten an Booten, Docks und hohen Gebäuden anzubringen. Wenn Sie ein Radio-Enthusiast sind, möchten Sie vielleicht ein Blinklicht mit einer Kugelkappe an Ihrem Antennenmast montieren. Hausfrauen werden es lieben, ein Gerät wie dieses zu verwenden, um sie auf neu polierte Böden aufmerksam zu machen. Eine Taschenlampe mit Magnethalterung kann auf dem Dach eines am Straßenrand geparkten Autos montiert werden. Und was für eine lustige Maske mit funkelnden Augen wird dank einer solchen Taschenlampe ausgehen! Autor: Byers T.
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