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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Lampe de poche de signalisation sur cellules solaires. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives Vous êtes-vous déjà retrouvé dans une situation où vous auriez pu avoir besoin de n’importe quel type de dispositif d’avertissement de danger, mais vous n’en aviez pas ? Par exemple, vous avez creusé un fossé autour d'un parterre de fleurs ou creusé la pelouse au printemps et vous vous êtes soudain souvenu que vous aviez des invités le soir. Peut-être que vous construisez une piscine ou qu'il y a un grand nid-de-poule à l'entrée de votre propriété. Quelle que soit la situation spécifique, il arrive parfois qu'un dispositif d'avertissement de danger soit nécessaire. Le but d’un système d’alerte est d’attirer l’attention ; Les éclairs de lumière sont plus efficaces pour attirer l'attention d'une personne que la lumière brûlante constante, car l'œil humain les perçoit comme un mouvement (un changement). Nous savons tous que la vision humaine est beaucoup plus sensible aux objets en mouvement qu'aux objets immobiles. Le voyant clignotant décrit dans ce chapitre est spécialement conçu pour attirer l'attention en cas de danger. Le principe de fonctionnement du circuit Le circuit de sécurité est construit à l'aide d'un circuit intégré LM3909. Cette puce est un générateur d'impulsions unique qui consomme très peu d'énergie et nécessite un minimum d'éléments supplémentaires. La simplicité de la conception de la lampe de poche peut être jugée à partir du diagramme de la Fig. 1, ne nécessitant que quatre éléments d'accrochage.
Le microcircuit est essentiellement un générateur à résistance négative dont la période de répétition des impulsions est déterminée par les éléments internes et la capacité du condensateur C1. A la mise sous tension, le condensateur C1 commence à se charger. Le taux de charge et donc la constante de temps sont définis et contrôlés par IC1. Lorsque la tension aux bornes du condensateur atteint le niveau de déclenchement défini, IC1 s'allume et décharge le condensateur C1 vers la LED LED1. Lorsque la capacité traversant la diode se décharge, le courant traverse la base du transistor Q1, qui passe en mode saturation. La résistance R1 limite le courant de décharge du condensateur C1 et détermine la constante de temps du cycle de décharge, qui à son tour détermine le temps d'ouverture du transistor. Avec une résistance élevée, le condensateur se décharge plus lentement et la constante de temps augmente, et avec une faible résistance, elle diminue. Un voyant de danger est connecté en série avec le transistor de commutation ; il s'allume donc lorsque le transistor conduit le courant. Lorsque la tension aux bornes du condensateur chute jusqu'à la limite inférieure définie, IC1 revient à son état d'origine et le condensateur C1 recommence à se charger. Le cycle de travail se répète. Le rapport des durées des états allumé et éteint (facteur de service) est déterminé par le rapport R1 / C1. Notre circuit est conçu pour que la lampe soit allumée pendant environ 6% du temps de la durée totale de fonctionnement. Cela correspond à environ 15 éclairs lumineux en 1 minute. Alimentation électrique Bien que le circuit de la lampe de poche soit alimenté par une batterie solaire, son objectif principal est d'avertir d'un danger la nuit, lorsque notre vision est beaucoup moins efficace et qu'il est tout à fait possible de rencontrer un obstacle. Il est donc nécessaire de stocker de l’énergie pendant la journée pour l’utiliser plus tard la nuit. A cet effet, des batteries nickel-cadmium ont été sélectionnées, qui sont préférables aux batteries plomb-acide en raison de la présence d'une tension de décharge relativement constante. Il serait très inapproprié que la luminosité de la lumière diminue la nuit à mesure que la batterie se décharge. Lors de l'utilisation de piles nickel-cadmium, l'éclairage reste lumineux jusqu'à une décharge profonde. Au total, pour alimenter le circuit, vous aurez besoin de cinq cellules de batterie nickel-cadmium de taille AA avec fils soudés, chacune pouvant stocker 0,5 Ah d'électricité. Les éléments sont soudés entre eux avec des bornes opposées : la borne positive d'un élément est soudée à la borne négative du suivant. Ensuite, une feuille de papier épais, servant de boîtier, est enroulée autour de la batterie et l'ensemble du produit est rempli d'une composition polymère appropriée dans le but d'une isolation fiable contre l'humidité. Batterie solaire Les batteries nickel-cadmium sont chargées à partir d'un panneau solaire. Pour cette conception, des éléments en forme de croissant ont été sélectionnés, obtenus en découpant des segments d'un élément rond d'un diamètre de 10 cm, afin de lui donner une forme carrée. Le courant de sortie de ces éléments est compris entre 50 et 80 mA, bien que certains éléments développent un courant de 125 mA ou plus. Le principal problème résolu par cette conception de batterie solaire est de maintenir les batteries nickel-cadmium dans un état constamment chargé sans recharge. Comme cela a été montré au Chap. 10, les batteries nickel-cadmium sont facilement endommagées en cas de surcharge. Les batteries à disque utilisées dans cette conception peuvent être chargées avec un courant de 50 mA sans craindre de les endommager. Ainsi, nous réaliserons une cellule solaire qui génère un courant d'environ 50 mA. Une lampe de poche avertissant du danger est de petite taille, il est donc préférable de fabriquer une petite batterie solaire. À cette fin, il convient de sélectionner des éléments en forme de croissant développant un courant de 90 à 100 mA. Divisez les croissants en deux. Cela peut être facilement réalisé en appuyant brusquement sur la lame en forme de croix d'un couteau sur la zone proche du bord droit de l'élément. Les éléments ronds originaux à partir desquels les éléments en croissant ont été ébréchés ont été obtenus à partir d'un matériau cristallin dans lequel les lignes de clivage étaient perpendiculaires aux bords droits des éléments en croissant. Si vous appuyez sur ce bord, l'élément se divisera en deux parties. La taille des éléments résultants est déterminée par l'endroit où le clic est effectué. Si vous cliquez au milieu, vous obtiendrez deux éléments identiques. Comme on le sait, diviser un élément en segments ne le détruit pas, mais réduit seulement le courant de sortie. Par conséquent, lors de la division d'un élément en deux, chaque moitié générera un courant de 45 à 50 mA. Il n'est pas nécessaire de diviser les éléments en parties : des éléments entiers en forme de croissant peuvent être utilisés, générant un courant de seulement 50 mA. Utile pour sélectionner de tels éléments testeur. Il ne faut pas oublier que les cellules à faible courant occuperont plus de place dans la batterie. Connectez 14 éléments en série et vous obtenez une batterie solaire. Placez-les sur un petit morceau de plastique ou de verre et scellez-les pour les protéger des éléments. La diode de blocage (D1) protège les batteries de la décharge nocturne à travers le panneau solaire. Il s'agit d'une diode au germanium avec une faible tension directe d'environ 0,3 V et un courant maximum de 200 mA. Conception de feux de signalisation Le circuit électronique est fabriqué à l’aide d’un câblage de circuit imprimé. Le circuit imprimé est représenté sur la Fig. 2, placement des pièces - sur la Fig. 3. Il n'y a rien de compliqué dans la fabrication, il suffit d'observer attentivement la polarité des bornes de tous les dispositifs semi-conducteurs et de souder soigneusement les connexions.
La lampe clignotante doit être placée dans une sorte de récipient en verre pour la protéger de l'environnement extérieur. De plus, l'ampoule en verre permet de diffuser la lumière de la lampe sur une large gamme d'angles. Un diffuseur sphérique, auparavant utilisé dans les feux latéraux de certaines voitures, est parfait à cet effet. Une lampe recouverte d'un culot similaire est visible de toutes les directions. Vous pouvez également placer la lampe entre deux lentilles, une conception couramment utilisée dans les feux de sécurité routière. Il n'est pas nécessaire que les verres soient ronds : n'importe quelle forme fera l'affaire. Il ne sera pas difficile de protéger la lampe conformément aux recommandations données. Cependant, j'avais moi-même spécifiquement besoin d'une petite lampe de poche à signal qui éclairerait dans une seule direction. À la suite de mes recherches, j'ai trouvé un illuminateur bon marché en vente qui répondait exactement à mes exigences (voir la liste des pièces pour plus de détails). Il était destiné à être utilisé dans une voiture et était équipé d'un support magnétique (très pratique pour la fixation sur des surfaces métalliques) et d'un connecteur pour le branchement sur une prise allume-cigare 12 V. Pour utiliser cette lampe de poche comme signal lumineux, la première étape consistait à couper le lecteur de connexion avec le connecteur 12 V de manière à ce qu'environ 10 cm de fil restent attachés. Conservez le connecteur de l'allume-cigare et le fil de connexion pour des conceptions futures si vous le souhaitez. Retirez maintenant la poignée de rembobinage du fil en dévissant la vis qui la maintient en place. L'ampoule de cette lampe de poche est conçue pour 12 V et ne fonctionnera pas bien dans notre circuit. Pour accéder à l'ampoule, dévissez la bague extérieure retenant la vitre avant de la lampe de poche dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Remplacez la lampe par une lampe numéro 50 et assemblez la lampe de poche. Le circuit imprimé représenté sur la Fig. 2, spécialement conçu pour s'adapter exactement à l'évidement du connecteur 12 volts. La carte et toutes les pièces qui la composent correspondent exactement à leurs dimensions, à l'exception du condensateur C1, qui doit être positionné « couché ». Enfin, soudez la lampe, la batterie et les bornes solaires aux plots correspondants de la carte. Lors de l'assemblage final, la lampe de poche est fixée à la batterie. Le poids supplémentaire de la batterie ajoutera de la stabilité à la lampe de poche. La batterie solaire, qui n'est pas fixée à la lampe de poche, peut être placée dans n'importe quel endroit éclairé par le soleil.
Utiliser une balise La lampe de poche peut ne pas être équipée d'un interrupteur à bascule pour l'éteindre pendant la journée. Ce n'est pas nécessaire. Mon expérience montre qu'un jeu de piles fraîchement chargées suffit pour faire fonctionner la lampe de poche pendant une semaine. Les cellules nickel-cadmium complètement déchargées sont entièrement rechargées en 10 heures solaires, soit en un jour et demi de fonctionnement de la batterie solaire. Si ce mode de fonctionnement ne vous satisfait pas, vous devez augmenter la taille de la cellule solaire pour qu'elle génère un courant de 17 mA, et remplacer les cellules de la batterie précédente par des cellules de capacité supérieure (type C). Dans ce cas, environ 3 fois plus d’énergie sera stockée. La portée de cette petite lampe de poche portable est presque illimitée. Bien entendu, les applications déjà mentionnées viennent immédiatement à l'esprit : avertissement lumineux opportun en cas de dépressions et de trous, de haies difficiles à voir et d'obstacles invisibles. C'est également une bonne idée d'installer des feux d'avertissement sur les bateaux, les quais et les immeubles de grande hauteur. Si vous êtes un passionné de radio, vous souhaiterez peut-être monter un feu clignotant avec une calotte sphérique sur votre mât d'antenne. Les femmes au foyer adoreront utiliser un appareil comme celui-ci pour les alerter des sols nouvellement polis. Une lampe de poche avec un support magnétique peut être montée sur le toit d’une voiture garée au bord de l’autoroute. Et quel drôle de masque aux yeux scintillants se révélera grâce à une telle lampe de poche! Auteur : Byers T.
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