|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Lampe de poche avec piles rechargées par des cellules solaires. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives On ne sait pas pourquoi, mais chaque fois qu'il est nécessaire d'utiliser une lampe de poche, les piles qu'elle contient s'avèrent faibles. Situation courante ? Apparemment, beaucoup d'entre nous utilisent si rarement une lampe de poche que les piles se déchargent progressivement et, par conséquent, lorsqu'elles sont nécessaires, il s'avère qu'elles ont déjà épuisé leur énergie. Dans ce cas, les batteries manganèse-zinc inutilisables sont remplacées par des cellules nickel-cadmium. Une solution ingénieuse jusqu'à ce que vous ayez besoin d'une lampe de poche et que vous découvriez que les éléments manquent. C'est bien s'ils ont été connectés à un chargeur depuis la dernière fois qu'ils ont été utilisés, ou du moins si vous pouvez les trouver dans le noir. En bref, vous avez besoin d'une lampe de poche toujours prête à l'emploi, c'est-à-dire que ses piles doivent être fraîchement chargées. Une lampe de poche rechargée au soleil répond à cette exigence. Il n'est pas nécessaire de retirer les batteries, elles sont toujours chargées. Dispositif de lampe de poche La partie intelligente de l'appareil est la lampe de poche elle-même, qui comprend un support magnétique qui attire sur de nombreuses surfaces métalliques. Le support se compose de deux tiges magnétiques enfoncées dans un boîtier en plastique. Un fil isolé était attaché à chaque aimant et passé à l'intérieur du tube jusqu'aux éléments. L’autre partie de la conception est le chargeur solaire. Sur la surface du chargeur se trouvent deux bandes d'acier dont la distance correspond à la distance entre les tiges magnétiques de la lampe de poche. Chaque bande est connectée à la borne correspondante du chargeur. Lorsqu'elle n'est pas utilisée, la lampe de poche est simplement magnétisée sur les bandes d'acier du chargeur. Cela garantira le contact électrique entre le chargeur et les batteries de la lampe de poche, qui sont rechargées à partir de cellules solaires. Lorsqu'il est nécessaire d'utiliser la lampe de poche, celle-ci, ainsi que les piles fraîchement chargées, sont « arrachées » du chargeur. Piles nickel-cadmium Les piles au nickel-cadmium, communément appelées piles au nickel-cadmium, sont quelque peu différentes de la plupart des piles sèches, comme la pile au manganèse-zinc couramment utilisée dans les lampes de poche. Au fur et à mesure que la batterie se décharge, elle perd une partie de sa tension. Cet effet se manifeste dans la luminosité de l’ampoule de la lampe de poche. Au fur et à mesure que la batterie se décharge, la lueur devient de plus en plus faible jusqu'à ce qu'elle s'arrête complètement. En revanche, les cellules nickel-cadmium maintiennent une tension assez stable lors d'une décharge. Cela peut être vu par la constance de la lueur jusqu'à une charge profonde. Une fois l'élément déchargé, la tension à ses bornes chute rapidement et la lueur s'arrête. En figue. À titre de comparaison, la figure 1 montre la dépendance de la tension sur le degré de décharge des éléments des deux types mentionnés. Comme vous pouvez le constater, pour déterminer la durée de vie restante d’une cellule manganèse-zinc, il suffit de mesurer la tension aux bornes de celle-ci. Pour une pile au nickel-cadmium, ce n’est pas si simple à faire. Une cellule déchargée à 80 % produit la même tension qu’une cellule nouvellement chargée. Ainsi, lors de la recharge d'une pile nickel-cadmium, une certaine complexité apparaît. Tant que l’élément n’est pas complètement déchargé, nous ne pouvons pas juger de son état. De plus, les cellules nickel-cadmium sont très sensibles aux surcharges, ce qui peut les endommager. Une cellule partiellement déchargée pose donc une question très difficile : quelle charge peut-elle accepter ?
Recharge des cellules nickel-cadmium Pour mieux comprendre le principe de fonctionnement du chargeur, vous devez d'abord vous familiariser avec le fonctionnement de la cellule nickel-cadmium elle-même. Vous pouvez commencer l'examen avec un élément complètement déchargé. Pour le charger, vous devez lui faire passer du courant. De par sa conception, une cellule nickel-cadmium présente une résistance interne assez élevée, inversement proportionnelle à la quantité de charge accumulée dans l'élément : plus la charge est faible, plus la résistance est élevée. En raison de la présence d’une résistance interne, une partie de l’énergie du courant de charge se transforme en chaleur. Par conséquent, il est nécessaire de démarrer la charge avec un courant faible, sinon l'énergie dissipée dans la résistance interne sous forme de chaleur entraînera une défaillance de l'élément. Au fur et à mesure que la cellule se charge, la résistance interne diminue. Plus la résistance est faible, moins la chaleur est dissipée et plus la cellule se charge efficacement. De plus, un courant de charge plus important peut désormais traverser la cellule, ce qui accélère encore le processus de charge. En pratique, il est possible de réaliser le cycle de charge à un courant nettement supérieur au courant initial. Cependant, il est très difficile de réguler et de maintenir un tel mode de charge. Par souci de simplicité, les fabricants recommandent la valeur maximale de courant de sécurité, quel que soit l'état de la batterie. Pour les éléments à disque nickel-cadmium, ce courant ne dépasse pas 330 mA. Même un élément complètement déchargé avec une résistance interne élevée peut être chargé sans crainte avec un tel courant. Cependant, la réponse à la question n'a pas encore été reçue : quel montant de charge ne nuira pas à l'élément ? Le courant de charge mentionné ci-dessus ne peut être maintenu que jusqu'à ce que la batterie soit complètement chargée. Cela prend généralement 4 heures. Si vous continuez à recharger, il existe un risque de surcharge de la cellule, ce qui pourrait entraîner une diminution de la durée de vie de la batterie ou, pire encore, une destruction de la cellule. De cette façon, si la batterie n’est qu’à moitié déchargée, elle peut être facilement rechargée sans même le savoir. C'est pourquoi le constructeur recommande une charge lente. Pour un élément disque, le courant de charge ne doit pas dépasser 100 mA. Avec une charge lente, vous pouvez, sans crainte de surcharge, charger la cellule pendant les 14 heures recommandées, nécessaires pour charger une cellule complètement déchargée. En fait, il est possible de charger légèrement et en continu une cellule sans craindre sa destruction : le taux de charge est suffisamment faible pour que l'énergie excédentaire soit facilement dissipée par la cellule. Chargeur de batterie Dans ce cas, il a été décidé de choisir un faible taux de charge de la batterie. Un schéma complet du chargeur et de la lampe de poche est présenté sur la Fig. 2. Pour limiter le courant de charge circulant dans les cellules nickel-cadmium, une lampe à incandescence a été incluse dans le circuit.
Les lampes à incandescence à filament de tungstène ont une caractéristique spécifique. Le filament froid a une très faible résistance. À mesure que le filament chauffe, sa résistance augmente de plus de 10 fois. En connectant une telle lampe en série avec des éléments nickel-cadmium, vous pouvez compenser partiellement la résistance interne de la batterie. Lors de la connexion d'une batterie complètement déchargée à un panneau solaire, le processus de charge se déroule comme suit. La batterie solaire crée un courant dans le circuit qui traverse les cellules nickel-cadmium et la lampe à incandescence. Le courant est limité par la résistance totale des cellules de la batterie et du filament de la lampe. Au début, la majeure partie de l’énergie est absorbée par la batterie en raison de sa résistance interne élevée. Une plus petite partie de l'énergie est libérée au niveau de la lampe, car à ce moment son filament a une résistance relativement faible d'environ 7 Ohms. Quelle que soit la résistance interne, les batteries nickel-cadmium ont une limite de tension inhérente de 1,5 V par cellule. En d'autres termes, la tension totale aux bornes de la batterie pendant la charge est limitée dans toutes les conditions à environ 3 V. Avec une petite résistance de limitation (résistance du filament de la lampe de 7 ohms), les batteries réduisent rapidement la tension de sortie de la cellule solaire à environ 3 V. . À mesure que la batterie se charge, sa résistance interne diminue, ce qui entraîne une augmentation du courant circulant à travers les cellules de la batterie et à travers la lampe, ainsi que la résistance de la lampe. En effet, la lampe compense la perte de résistance de la batterie, et le courant de charge reste plus ou moins constant. Lampe de poche À mesure que la résistance de la lampe augmente, la tension aux bornes de celle-ci augmente. Mais comme la tension de la batterie est fixe, la tension de sortie des cellules solaires augmente progressivement. Cette tendance se poursuit jusqu'à ce que la batterie soit complètement chargée. À ce stade, le point de fonctionnement de la caractéristique courant-tension de la cellule solaire aura changé de sorte qu'une tension de 2 V sera appliquée à la lampe à limitation de courant. A cette tension, la résistance du filament est de 25 ohms, limitant le courant de charge à 80 mA. Aucune augmentation supplémentaire du courant ou de la tension ne se produira, puisque le point de fonctionnement se situe au coude de la courbe courant-tension du convertisseur photoélectrique (Fig. 3). On peut en dire plus : ce courant est si faible que les éléments nickel-cadmium peuvent rester chargés aussi longtemps qu'on le souhaite.
En plus de limiter le courant de charge, la lampe est un indicateur du processus de charge. La lueur vive correspond à un courant important circulant à travers les éléments. Une faible lueur ou son absence indique presque aucun courant de charge. Batterie solaire Une batterie de 5 volts est idéale pour deux raisons : 5 volts suffisent pour charger les cellules au nickel-cadmium et il reste encore de l'énergie pour les lumières de l'écran. La batterie solaire la plus simple, composée de 11 cellules, répond plus ou moins aux exigences ci-dessus. Pour de tels dispositifs, de petits éléments en forme de croissant peuvent être utilisés, car ils sont très bon marché et développent une puissance suffisante. De tels éléments génèrent généralement un courant de 80 à 100 mA. Les exigences pour une batterie solaire sont assez légères, mais elle doit assurer, avec la lampe, la régulation. Même si la cellule solaire pouvait générer 5 V à 80 mA, le choix était assez arbitraire. Si vous possédez une cellule solaire qui génère 6 V à 100 mA ou plus, elle fonctionnera très bien. La tension supplémentaire sera dissipée aux bornes de la lampe, maintenant le courant au niveau requis. Conception du chargeur La base du chargeur est constituée d'un morceau de bois rectangulaire mesurant 5x10 cm2 (n'importe quel morceau de bois court fera l'affaire). Si vous préférez les tons chauds, vous pouvez choisir un bloc en acajou ou utiliser un bloc en pin ou en épicéa peint. Le produit final ressemble à celui illustré à la Fig. 4.
Deux bandes d'acier sont fixées sur la surface avant de la base. N'importe quel matériau magnétique fera l'affaire, comme du ruban d'acier utilisé pour éditer un conteneur en bois. Cet acier est fin, élastique et bon conducteur d’électricité. Tout d'abord, vous devez souder les conducteurs sur les côtés inférieurs des bandes, puis percer des trous pour eux dans la barre. Les bandes sont situées à la même distance que les aimants de la lampe de poche et sont collées au socle avec de la colle ou de la résine époxy. L'un des conducteurs est connecté à la batterie solaire, l'autre est soudé au pied de la lampe. Le fil restant de la cellule solaire est connecté à la partie extérieure (filetée) du voyant. Enfin, un trou d'un diamètre de 0,9 cm est percé dans la partie inférieure du socle, un voyant lumineux y est inséré et collé. Pour vérifier l'appareil, il vous suffit de court-circuiter les bandes de contact avec du fil et la lampe devrait s'allumer. Si le convertisseur photovoltaïque est éclairé par le soleil, la lampe brillera vivement. Finalisation du design de la lampe torche Enfin, il est nécessaire de modifier le design de la lampe torche. Le principe ressort clairement de la Fig. 5. Vous devez d’abord attacher un conducteur flexible à chaque tige magnétique. Cela peut être fait de différentes manières, en fonction de la conception de la lampe de poche concernée. Vous pouvez souder les conducteurs en utilisant suffisamment de flux et en faisant attention à ne pas faire fondre le boîtier en plastique. Vous pouvez percer des trous dans les tiges magnétiques (si, bien sûr, vous y avez accès) et y fixer les conducteurs avec de petites vis ou des rivets.
Après cela, il est nécessaire de percer un trou dans le corps de la lampe de poche afin que les conducteurs puissent être tirés vers l'intérieur. Si le corps de la lampe de poche est en métal, les conducteurs sont protégés à l'aide d'un manchon isolant (ou d'un autre élément approprié) pour éviter l'abrasion de l'isolation et les courts-circuits. Avec une lampe de poche en plastique, il y a bien sûr moins de travail. Un conducteur est soudé à la borne centrale de la douille de la lampe de poche afin qu'après remontage, le même contact fiable entre la borne positive de la batterie et le culot de la lampe soit assuré (le conducteur est posé à une certaine distance des pièces rotatives). Le deuxième conducteur de la tige magnétique passe dans la base du corps de la lampe de poche, où se trouve le ressort. Il faut le couper à longueur et retirer le ressort. Une diode est connectée au circuit. Le fil de diode marqué d'une bande est soudé au conducteur et le fil d'anode (non marqué) est soudé au ressort. La diode est placée près de l’extrémité la plus large du ressort afin qu’elle ne puisse pas l’endommager lorsqu’elle est comprimée. Un morceau de tube en plastique flexible est placé sur la diode pour éviter un court-circuit avec le corps de la lampe de poche. La diode remplit deux fonctions. Premièrement, cela empêche la batterie de se décharger via le panneau solaire la nuit. Deuxièmement, lors de la connexion de la lampe de poche au chargeur en polarité inversée, la diode ne laissera pas passer le courant et protégera les batteries de la surcharge. Vous devez maintenant enfin assembler la lampe de poche, elle est prête à l'emploi. Il est préférable de placer le chargeur sur le mur de manière à ce que la lentille de la lampe de poche soit tournée vers le bas et ne soit pas sale.
Quelques recommandations Il est nécessaire de s'assurer que la polarité est respectée lors de la connexion de la lampe de poche au chargeur. Avec une polarité, il y aura une charge, avec l'autre il n'y aura pas de charge à cause de la diode de blocage. Si la lampe de poche ne se charge pas, vous devez échanger les conducteurs provenant de la batterie solaire. Un dernier conseil : les cellules nickel-cadmium ont malheureusement une « mémoire », par exemple elles peuvent mémoriser le cycle de décharge. Disons que la lampe de poche est utilisée 15 minutes par jour, puis rechargée. La batterie s'en souviendra et sera « paresseuse ». Il lui « semblera » que sa journée de travail dure 15 minutes. Que se passe-t-il si vous avez besoin de la lampe de poche pendant 30 minutes ou plus ? Il cessera de fonctionner après 15 minutes ! Une fois que les batteries auront fonctionné complètement pendant 15 minutes, elles refuseront de durer plus longtemps. Pour éviter cela, vous devez allumer périodiquement la lampe de poche et décharger complètement les batteries, puis les reconnecter au chargeur. Une charge complète des batteries devrait durer 2 heures. Auteur : Byers T.
Machine pour éclaircir les fleurs dans les jardins
02.05.2024 Microscope infrarouge avancé
02.05.2024 Piège à air pour insectes
01.05.2024
▪ les abeilles peuvent être formées ▪ Convertisseur DC/DC à deux canaux pour alimenter les écrans des appareils portables ▪ Établir un record de vitesse
▪ section du site Matériel électrique. Sélection d'articles ▪ article d'Edmond Husserl. Aphorismes célèbres ▪ article Comment reconnaître un gaucher ? Réponse détaillée ▪ article Il y en a trois dans un sac à dos. Astuces de voyage
Page principale | bibliothèque | Articles | Plan du site | Avis sur le site
www.diagramme.com.ua |
Voir d'autres articles section 
Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique :
Toutes les langues de cette page