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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Lanterna de sinal em células solares. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa Você já esteve em uma situação em que precisaria de qualquer dispositivo que avisasse sobre o perigo, mas não havia nenhum? Por exemplo, você cavou uma vala ao redor de um jardim de flores ou cavou um gramado na primavera e de repente lembrou que tinha convidados à noite. Talvez você esteja construindo uma piscina ou tenha um grande buraco na entrada de sua propriedade. Independentemente da situação específica, há momentos em que um dispositivo é necessário para alertar sobre o perigo. O objetivo de um sistema de alerta é chamar a atenção; flashes de luz, em vez de luzes constantemente acesas, atraem a atenção humana com mais eficácia, porque o olho humano os percebe como movimento (mudança). Todos sabemos que a visão humana é muito mais sensível a objetos em movimento do que a objetos estacionários. A luz avisadora intermitente descrita neste capítulo foi concebida especificamente para chamar a atenção em caso de perigo. O princípio de funcionamento do circuito O circuito de segurança é construído usando um único circuito integrado LM3909. Este microcircuito é um gerador de pulso único que consome muito pouca energia e requer um mínimo de elementos adicionais. A simplicidade do dispositivo de uma lanterna piscante pode ser julgada pelo diagrama da Fig. 1, exigindo apenas quatro anexos.
O microcircuito é essencialmente um oscilador de resistência negativa, cujo período de repetição de pulso é determinado pelos elementos internos e pela capacitância do capacitor C1. No momento em que a energia é ligada, o capacitor C1 começa a carregar. A taxa de carga e, portanto, a constante de tempo é definida e controlada por IC1. Quando a tensão no capacitor atinge o nível de disparo definido, IC1 liga e descarrega o capacitor C1 para o LED LED1. Quando a capacitância é descarregada através do diodo, a corrente flui pela base do transistor Q1, que entra em modo de saturação. O resistor R1 limita a corrente de descarga do capacitor C1 e determina a constante de tempo do ciclo de descarga, que por sua vez determina o tempo de ativação do transistor. Com uma grande resistência do resistor, o capacitor descarrega mais lentamente e a constante de tempo aumenta, e com uma pequena resistência, diminui. Uma lâmpada de advertência é conectada em série com o transistor de comutação, portanto, acende quando o transistor conduz corrente. Quando a tensão no capacitor cai para o limite inferior definido, IC1 entra em seu estado inicial e o capacitor C1 começa a carregar novamente. O ciclo de trabalho se repete. A proporção de durações de ligado e desligado (ciclo de trabalho) é determinada pela relação R1/C1 Nosso circuito é projetado para que a lâmpada fique acesa por aproximadamente 6% do tempo de ciclo completo. Isso corresponde a cerca de 15 flashes de luz em 1 minuto. Fonte de alimentação Embora o circuito da lanterna seja alimentado por um painel solar, seu principal objetivo é alertar sobre o perigo à noite, quando nossa visão é muito menos eficiente e é possível esbarrar em qualquer obstáculo. Portanto, é necessário armazenar energia durante o dia para uso posterior à noite. Para isso, foram selecionadas baterias de níquel-cádmio, que são preferíveis às baterias de chumbo-ácido devido à presença de uma tensão de descarga relativamente constante. Seria muito inapropriado se o brilho da luz diminuísse à noite quando a bateria fosse descarregada. Ao usar baterias de níquel-cádmio, a iluminação permanece brilhante até a descarga profunda. No total, são necessárias cinco baterias AA de níquel-cádmio com cabos soldados para alimentar o circuito, cada uma das quais pode armazenar 0,5 Ah de eletricidade. Os elementos são soldados entre si com terminais opostos: o terminal positivo de um elemento é soldado ao terminal negativo do próximo. Em seguida, uma folha de papel grosso que serve como caixa é enrolada em torno da bateria e todo o produto é preenchido com uma composição de polímero adequada para fornecer isolamento confiável contra umidade. Bateria solar As baterias de níquel-cádmio são carregadas com energia solar. Para este desenho, são selecionados elementos em forma de meia-lua, obtidos cortando segmentos de um elemento redondo com diâmetro de 10 cm, a fim de dar-lhe uma forma quadrada. A corrente de saída desses elementos está na faixa de 50 - 80 mA, embora existam elementos que desenvolvam uma corrente de 125 mA ou mais. A principal tarefa resolvida por este projeto de bateria solar é manter as baterias de níquel-cádmio em um estado constantemente carregado sem recarga. Como mostrado no Cap. 10, baterias de níquel-cádmio são facilmente danificadas quando sobrecarregadas. As baterias de disco usadas neste projeto podem ser carregadas com uma corrente de 50 mA sem medo de danificá-las. Assim, faremos uma bateria solar que gera uma corrente de cerca de 50 mA. A lanterna de aviso de perigo é pequena, por isso é melhor fazer um pequeno painel solar. Para isso, devem ser selecionados elementos em forma de meia-lua que desenvolvam uma corrente de 90 - 100 mA. Divida os elementos crescentes ao meio. Isso é feito facilmente pressionando com força a lâmina em forma de cruz de uma faca na área próxima à borda reta do elemento. Os elementos redondos originais, dos quais os elementos em forma de meia-lua foram lascados, foram obtidos de um material cristalino no qual as linhas de clivagem são perpendiculares às bordas retas dos elementos em forma de meia-lua. Se você clicar nessa borda, o elemento será dividido em duas partes. As dimensões dos elementos resultantes são determinadas pelo local onde o clique é feito. Se você clicar no meio, obterá dois elementos idênticos. Como você sabe, a divisão do elemento em segmentos não o destrói, mas apenas reduz a corrente de saída. Portanto, quando o elemento é dividido ao meio, cada metade gerará uma corrente de 45-50 mA. Não é necessário dividir os elementos em partes, você pode usar elementos inteiros em forma de foice que geram uma corrente de apenas 50 mA. Para a seleção de tais elementos, é útil testador. Deve ser lembrado que as células de baixa corrente ocuparão mais espaço na bateria. Conecte 14 elementos em série - e você terá uma bateria solar. Coloque-os sobre um pequeno pedaço de plástico ou vidro e sele-os contra o meio ambiente. O diodo de bloqueio (D1) protege as baterias de serem descarregadas pelo painel solar durante a noite. É um diodo de germânio com uma baixa tensão direta de cerca de 0,3 V e uma corrente máxima de 200 mA. projeto de luz de sinal O circuito eletrônico é feito com fiação impressa. A placa de circuito impresso é mostrada na fig. 2, colocação de peças - na fig. 3. Não há nada complicado na fabricação, apenas observe cuidadosamente a polaridade dos terminais de todos os dispositivos semicondutores e solde cuidadosamente as conexões.
Uma lâmpada intermitente deve ser colocada em um recipiente de vidro para protegê-la dos efeitos do ambiente externo. Além disso, o bulbo de vidro ajuda a difundir a luz da lâmpada em uma ampla gama de ângulos. Para isso, um difusor esférico, usado anteriormente nas luzes de estacionamento de alguns carros, é perfeito. Coberto com uma tampa semelhante, a lâmpada é visível de todas as direções. Também é possível colocar a lâmpada entre duas lentes, um design comumente usado em luzes de guarda de estrada. As lentes não precisam ser redondas, qualquer formato serve. Não será difícil proteger a lâmpada de acordo com as recomendações dadas. Eu mesmo, no entanto, precisava especificamente de uma pequena tocha de sinalização que brilhasse em apenas uma direção. Como resultado da pesquisa, encontrei um iluminador barato à venda que atendeu exatamente às minhas necessidades (consulte a lista de peças para obter mais detalhes). Destinava-se a ser utilizado num automóvel e estava equipado com um suporte magnético (muito cómodo para fixação em superfícies metálicas) e um conector para ligar a uma tomada de isqueiro de 12 V. Para usar esta lanterna como farol, o primeiro passo foi cortar a unidade de conexão com o plugue de 12 volts para que um pedaço de fio de cerca de 10 cm de comprimento fosse preso. Guarde o plugue do isqueiro e o fio de conexão, se desejar, para uso futuro construção. Agora remova a alça de enrolamento do fio desaparafusando o parafuso que a segura. A lâmpada desta lanterna é classificada para 12 V e não funcionará bem em nosso circuito. Para acessar a lâmpada, desaparafuse o anel externo que prende o vidro frontal da lanterna no sentido anti-horário. Substitua a lâmpada pela lâmpada nº 50 e monte a lanterna. A placa de circuito impresso mostrada na fig. 2 é especialmente dimensionado para caber exatamente no recesso do conector de 12 volts. A placa e todos os detalhes nela se encaixam exatamente no tamanho, exceto o capacitor C1, que deve ser posicionado "deitado". Por fim, solde os terminais da lâmpada, da bateria e dos painéis solares em seus respectivos pads na placa. Durante a montagem final, a lanterna é fixada na bateria. O peso extra da bateria adicionará estabilidade à lanterna. A bateria solar, que não está acoplada à lanterna, pode ser colocada em qualquer local iluminado pelo sol.
Usando um farol A lanterna pode não ser fornecida com um botão de alternância para desligá-la durante o dia. Não é necessário. Minha experiência mostra que um conjunto de baterias recém-carregadas é suficiente para uma semana de operação da lanterna. Células de níquel-cádmio totalmente descarregadas são totalmente recarregadas em 10 horas de sol, ou seja, em um dia e meio de operação com bateria solar. Caso este modo de funcionamento não o satisfaça, deverá aumentar o tamanho do painel solar para que gere uma corrente de 17 mA, e substituir as células de bateria antigas por células de maior capacidade (tipo C). Neste caso, aproximadamente 3 vezes mais energia será armazenada. O alcance desta pequena lanterna portátil é quase ilimitado. Claro, as aplicações já mencionadas vêm imediatamente à mente: aviso luminoso oportuno de depressões e fossos, sebes difíceis de ver e obstáculos imperceptíveis. Também é uma boa ideia instalar luzes de sinalização em barcos, marinas e edifícios altos. Se você é um radioamador, pode querer montar uma lanterna com uma tampa esférica no mastro da antena. As donas de casa vão adorar usar um dispositivo como este para alertá-lo sobre pisos recém-esfregados. Uma lanterna com suporte magnético pode ser fixada no teto de um carro estacionado à beira de uma rodovia. E que máscara engraçada com olhos brilhantes ficará graças a essa lanterna! Autor: Byers T.
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