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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Linterna de señal en células solares. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía ¿Alguna vez se ha encontrado en una situación en la que podría haber necesitado cualquier tipo de dispositivo de advertencia de peligro, pero no tenía uno? Por ejemplo, cavó una zanja alrededor de un macizo de flores o excavó el césped en primavera y de repente recordó que tiene invitados por la noche. Tal vez estés construyendo una piscina o haya un gran bache en la entrada de tu propiedad. Independientemente de la situación específica, hay ocasiones en las que se requiere un dispositivo de advertencia de peligro. El objetivo de un sistema de alerta es llamar la atención; Los destellos de luz son más eficaces para atraer la atención de una persona que la luz encendida constantemente, porque el ojo humano los percibe como movimiento (cambio). Todos sabemos bien que la visión humana es mucho más sensible a los objetos en movimiento que a los estacionarios. La luz de advertencia intermitente descrita en este capítulo está diseñada específicamente para llamar la atención en caso de cualquier peligro. El principio de funcionamiento del circuito. El circuito de seguridad se construye utilizando un circuito integrado LM3909. Este chip es un generador de impulsos único que consume muy poca energía y requiere un mínimo de elementos adicionales. La simplicidad del diseño de la linterna se puede apreciar en el diagrama de la Fig. 1, requiriendo únicamente cuatro elementos de suspensión.
El microcircuito es esencialmente un generador con resistencia negativa, cuyo período de repetición del pulso está determinado por los elementos internos y la capacitancia del condensador C1. Cuando se enciende la alimentación, el condensador C1 comienza a cargarse. La velocidad de carga y, por tanto, la constante de tiempo la establece y controla IC1. Cuando el voltaje a través del capacitor alcanza el nivel de activación establecido, IC1 se enciende y descarga el capacitor C1 al LED LED1. Cuando la capacitancia a través del diodo se descarga, la corriente fluye a través de la base del transistor Q1, que entra en modo de saturación. La resistencia R1 limita la corriente de descarga del condensador C1 y determina la constante de tiempo del ciclo de descarga, que a su vez determina el tiempo de apertura del transistor. Con una resistencia alta, el capacitor se descarga más lentamente y la constante de tiempo aumenta, y con una resistencia baja disminuye. En serie con el transistor de conmutación está conectada una lámpara de advertencia de peligro, por lo que se enciende cuando el transistor conduce corriente. Cuando el voltaje a través del capacitor cae al límite inferior establecido, IC1 vuelve a su estado original y el capacitor C1 comienza a cargarse nuevamente. El ciclo de trabajo se repite. La relación de las duraciones de los estados encendido y apagado (factor de trabajo) está determinada por la relación R1 / C1. Nuestro circuito está diseñado para que la lámpara esté encendida durante aproximadamente el 6% del tiempo del período total de funcionamiento. Esto corresponde a aproximadamente 15 destellos de luz en 1 minuto. Fuente de alimentación Aunque el circuito de la linterna funciona con una batería solar, su principal finalidad es avisar del peligro durante la noche, cuando nuestra visión es mucho menos efectiva y es muy posible encontrarnos con algún obstáculo. Por lo tanto, es necesario almacenar energía durante el día para utilizarla posteriormente por la noche. Para ello se seleccionaron baterías de níquel-cadmio, que son preferibles a las baterías de plomo-ácido debido a la presencia de una tensión de descarga relativamente constante. Sería muy inapropiado si el brillo de la luz disminuyera por la noche cuando la batería se descarga. Cuando se utilizan baterías de níquel-cadmio, la iluminación permanece brillante hasta que se descargan por completo. En total, para alimentar el circuito necesitarás cinco celdas de batería de níquel-cadmio de tamaño AA con cables soldados, cada una de las cuales puede almacenar 0,5 Ah de electricidad. Los elementos están soldados entre sí con terminales opuestos: el terminal positivo de un elemento está soldado al terminal negativo del siguiente. Luego se envuelve la batería con una hoja de papel grueso, que sirve como carcasa, y todo el producto se rellena con una composición polimérica adecuada para un aislamiento fiable de la humedad. Bateria solar Las baterías de níquel-cadmio se cargan mediante un panel solar. Para este diseño se seleccionaron elementos en forma de media luna, obtenidos cortando segmentos de un elemento redondo con un diámetro de 10 cm, para darle forma cuadrada. La corriente de salida de estos elementos se encuentra en el rango de 50 - 80 mA, aunque hay elementos que desarrollan una corriente de 125 mA o más. El principal problema que resuelve este diseño de batería solar es mantener las baterías de níquel-cadmio en un estado de carga constante sin necesidad de recargarlas. Como se mostró en el Cap. 10. Las baterías de níquel-cadmio se dañan fácilmente cuando se sobrecargan. Las baterías de disco utilizadas en este diseño se pueden cargar con una corriente de 50 mA sin temor a dañarlas. Así, haremos una célula solar que genere una corriente de unos 50 mA. Una linterna que advierte de peligro es de tamaño pequeño, por lo que es mejor fabricar una pequeña batería solar. Para ello se deben seleccionar elementos en forma de media luna que desarrollen una corriente de 90 - 100 mA. Divide las medias lunas por la mitad. Esto se puede hacer fácilmente presionando con fuerza la hoja en forma de cruz de un cuchillo en el área cerca del borde recto del elemento. Los elementos redondos originales de los que se cortaron los elementos en forma de media luna se obtuvieron a partir de un material cristalino en el que las líneas de escisión eran perpendiculares a los bordes rectos de los elementos en forma de media luna. Si presiona este borde, el elemento se dividirá en dos partes. El tamaño de los elementos resultantes está determinado por el lugar donde se realiza el clic. Si haces clic en el medio, obtendrás dos elementos idénticos. Como se sabe, dividir un elemento en segmentos no lo destruye, solo reduce la corriente de salida. Por tanto, al dividir un elemento por la mitad, cada mitad generará una corriente de 45-50 mA. No es necesario dividir los elementos en partes; se pueden utilizar elementos enteros en forma de media luna, generando una corriente de sólo 50 mA. Útil para seleccionar dichos elementos. probador. Hay que recordar que las celdas de baja corriente ocuparán más espacio en la batería. Conecta 14 elementos en serie y obtendrás una batería solar. Colócalos sobre un pequeño trozo de plástico o vidrio y séllalos para protegerlos de los elementos. El diodo de bloqueo (D1) protege las baterías de la descarga nocturna a través del panel solar. Es un diodo de germanio con un voltaje directo bajo de aproximadamente 0,3 V y una corriente máxima de 200 mA. Diseño de luces de señalización El circuito electrónico se fabrica mediante cableado de circuito impreso. La placa de circuito impreso se muestra en la Fig. 2, colocación de piezas - en la Fig. 3. No hay nada complicado en la fabricación, basta con observar atentamente la polaridad de los terminales de todos los dispositivos semiconductores y soldar cuidadosamente las conexiones.
La lámpara intermitente debe colocarse en algún tipo de recipiente de vidrio para protegerla del ambiente externo. Además, la bombilla de cristal ayuda a difundir la luz de la lámpara en una amplia gama de ángulos. Un difusor esférico, utilizado anteriormente en las luces de posición de algunos coches, es perfecto para este fin. Una lámpara cubierta con una tapa similar es visible desde todas las direcciones. También puedes colocar la lámpara entre dos lentes, un diseño comúnmente utilizado en luces de seguridad vial. Los lentes no tienen que ser redondos; cualquier forma servirá. No será difícil proteger la lámpara de acuerdo con las recomendaciones dadas. Yo, sin embargo, necesitaba específicamente una pequeña linterna de señales que brillara en una sola dirección. Como resultado de mis búsquedas, encontré un iluminador económico a la venta que cumplía exactamente con mis requisitos (consulte la lista de piezas para obtener más detalles). Estaba destinado a su uso en un automóvil y estaba equipado con un soporte magnético (muy conveniente para fijarlo a superficies metálicas) y un conector para conectarlo a una toma de encendedor de 12 V. Para utilizar esta linterna como luz de señalización, el primer paso fue cortar el conector con el conector de 12 voltios de modo que quedaran conectados unos 10 cm de cable. Guarde el conector del encendedor y el cable de conexión para futuros diseños si lo desea. Ahora retire la manija de rebobinado de alambre desatornillando el tornillo que la sujeta en su lugar. La bombilla de esta linterna está diseñada para 12 V y no funcionará bien en nuestro circuito. Para acceder a la bombilla, desenrosque el anillo exterior que sujeta el cristal frontal de la linterna en el sentido contrario a las agujas del reloj. Reemplace la lámpara con una lámpara del número 50 y ensamble la linterna. La placa de circuito impreso que se muestra en la Fig. 2, fabricado especialmente para encajar exactamente en el hueco del conector de 12 voltios. La placa y todas sus piezas encajan exactamente en tamaño, excepto el condensador C1, que debe colocarse "acostado". Finalmente, suelde la lámpara, la batería y los terminales solares a las almohadillas correspondientes del tablero. Durante el montaje final, la linterna se conecta a la batería. El peso adicional de la batería agregará estabilidad a la linterna. La batería solar, que no está acoplada a la linterna, puede ubicarse en cualquier lugar iluminado por el sol.
Usando una baliza Es posible que la linterna no esté equipada con un interruptor de palanca para apagarla durante el día. No es necesario. Mi experiencia muestra que un juego de baterías recién cargadas es suficiente para hacer funcionar la linterna durante una semana. Las células de níquel-cadmio completamente descargadas se recargan completamente en 10 horas solares, es decir, en un día y medio de funcionamiento de la batería solar. Si este modo de funcionamiento no le satisface, deberá aumentar el tamaño de la célula solar para que genere una corriente de 17 mA y sustituir las células de la batería anterior por células de mayor capacidad (tipo C). En este caso se almacenará aproximadamente 3 veces más energía. El alcance de esta pequeña linterna portátil es casi ilimitado. Por supuesto, inmediatamente nos vienen a la mente las aplicaciones ya mencionadas: aviso luminoso oportuno de depresiones y agujeros, setos difíciles de ver y obstáculos invisibles. También es una buena idea instalar luces de advertencia en barcos, muelles y edificios altos. Si es un entusiasta de la radio, es posible que desee montar una luz intermitente con una tapa esférica en el mástil de su antena. A las amas de casa les encantará usar un dispositivo como este para alertarlas sobre pisos recién pulidos. Se puede montar una linterna con soporte magnético en el techo de un automóvil estacionado al costado de la carretera. ¡Y qué divertida máscara con ojos brillantes resultará gracias a una linterna así! Autor: Byers T.
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