Водяной фонтан на солнечной батарее. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Вид и звук текущей воды оказывают самое успокаивающее действие, будь то ласково журчащий ручей или ревущий водопад. Ничто не может сравниться с ними.

К сожалению, не каждому доступно счастье обладать собственным чудом природы. Однако можно воспользоваться почти равноценной заменой.

Воспетый древними греками скульптурный фонтан соединяет в себе спокойствие природы и искусство человека. В нашей конструкции эта гармония проявляется еще более ярко: добавлено технологическое новшество, которое использует энергию Солнца.

Фонтаны

Фонтаны могут быть самых разнообразных форм и размеров - от едва различимых до весьма внушительных. Когда мы думаем о фонтанах, многие из нас вспоминают изящные фигуры мифологических богинь тонкой работы выдающихся мастеров прошлого. Это, конечно, фонтаны классического стиля.

Однако фонтаны могут быть самыми разнообразными по стилю. В наше время наблюдается тенденция к созданию небольших фонтанов для внутреннего дворика. Большое число разнообразных недорогих фонтанчиков может быть использовано, например, в детских садах и яслях.

Новым достижением в этой области считается комнатный миниатюрный фонтан, который можно расположить в углу комнаты или на столе.

Принцип работы фонтана

Независимо от типа выбранного фонтана для его изготовления потребуются одни и те же основные компоненты. Во-первых, это резервуар с водой, который обычно находится внутри скульптуры. Во-вторых, приспособление для циркуляции воды.

Механизм действия фонтана очень прост. Он функционирует по замкнутом циклу, как показано на рис. 1. Прежде всего резервуар заполняется водой. Из него насос подает воду по внутреннему водопроводу в верхнюю часть конструкции, откуда она свободно падает вниз. Вода каскадом сливается в бассейн, и цикл повторяется.

Рис.1

Поскольку водопроводная система фонтана неотъемлема от его конструкции, нас будут интересовать только циркуляция воды и выбор необходимого вида насоса и фотоэлектрического источника питания для него.

Водяные насосы

Как и фонтаны, насосы бывают различных видов и размеров. Насосы выбирают, исходя из двух характеристик. Во-первых, количества воды, которую насос может перекачать за данный промежуток времени. Обычный насос перекачивает 40 литров жидкости в минуту, или 40 л/мин. Во-вторых, давления, под которым подается вода. Давление воды подобно электрическому напряжению в схеме.

Разумеется, вода имеет вес (1 л воды весит 1 кг). Таким образом, если взять вертикальную трубку и наполнить ее 10 л воды, то общий вес у основания трубки составит 10 кг. Если площадь сечения трубки у основания составляет 5 см2, необходимо давление не менее 2-105 Па (2 атм.), чтобы поднять эту колонну воды.

Поэтому давление на выпускном конце насоса определяет высоту, на которую можно накачать воду. Это давление называют гидростатическим напором. Напор обратно пропорционален скорости потока жидкости: например, при уменьшении напора увеличивается скорость потока.

Однако вам едва ли придется рассчитывать параметры насоса, если вы не собираетесь самостоятельно изготовить фонтан. Для большинства готовых конструкций фонтанов можно сразу выбрать насос нужных размеров для достижения желаемого результата.

При выборе насоса для своего фонтана отдайте предпочтение низковольтному устройству. На это есть несколько причин, не последняя из которых - обеспечение безопасности при взаимодействии воды и электричества. Такое сочетание бывает иногда смертельным.

Опыт подсказывает, что наилучшим является насос на напряжение 12 В. Во-первых, таких насосов много, и их можно приобрести в магазинах запчастей, включая автомагазины. Загляните в отдел, где продаются стеклоочистители, топливные электронасосы и водяные инжекторы.

Солнечная батарея

Другая причина, по которой необходимо выбрать насос на 12 В, связана с фотоэлектрическими преобразователями, которые будут его питать. Серийно выпускаются модули, предназначенные для заряда 12-вольтовой свинцовой аккумуляторной батареи. Они, как правило, выпускаются секциями, напряжением по 12 В каждая, что весьма подходит для наших целей.

Такая стандартизация привела к разработке солнечных батарей с большим разнообразием токовых и мощностных характеристик, что дает возможность выбрать необходимый готовый фотоэлектрический преобразователь.

При использовании 12-вольтовых источника питания и насоса напряжение согласуется автоматически. С другой стороны, выходной ток солнечной батареи должен соответствовать типу насоса.

Рис.2

В большинстве случаев можно найти данные о потребляемом токе на корпусе насоса. Однако необходимо знать, что означают эти данные.

Потребляемый насосом ток обычно измеряют в экстремальных условиях его работы (при максимальных давлении и объеме перекачиваемой воды). Соответствующая этим условиям величина тока и указана на корпусе насоса.

Однако, если насос используется не на пределе своих возможностей, будет достаточен и меньший ток. Правда, его величину заранее трудно определить. Ниже описывается порядок изготовления фонтана типичной конструкции, что позволит яснее представить себе проблему в целом.

Изготовление фонтана

Сначала был заказан фонтан для внутреннего дворика, к которому необходимо было приобрести насос производительностью 10 л/мин при давлении 2-105Па (2 атм). Параметры насоса были указаны в инструкции по эксплуатации.

Затем был найден нагнетательный насос того же типа, что используется в гидросистемах автобусов. Согласно его технической характеристике, насос обеспечивал нужный мне поток при более высоком (чем необходимо) давлении. Мотор был рассчитан на напряжение 12 В и ток 7 А.

После установки насоса в фонтан он был подсоединен к источнику питания 12 В. При помощи включенного последовательно с источником амперметра было установлено, что в обычных условиях насос потребляет ток 2 А. Необходимо иметь в виду, что это касается конкретного примера. По конструкции фонтан может отличаться от приведенного выше, однако необходимо действовать аналогичным образом. Потребляемый ток оказался значительно меньше величины 7 А, обозначенной на корпусе насоса.

Следующая задача состояла в выборе солнечной батареи, которая генерировала бы ток 2 А при напряжении 12 В. Это было несложно, хотя, конечно, хотелось остановиться на наиболее удобной конструкции. В конце концов была выбрана батарея типа ASI-2000, которую выпускает фирма ARCO Solar.

Выбор оказался удачным. При полном солнечном освещении насос выбрасывает струю воды на высоту 30-45 см над верхней точкой фонтана.

Однако высота струи зависит от условий освещенности. Когда лучи утреннего солнца падают на панель солнечной батареи, появляется небольшая струйка. Хотя она не так впечатляет, тем не менее картина приятная. С приближением полудня фонтан предстает во всей красе, так как фотоэлектрический преобразователь вырабатывает максимальную мощность. При заходе солнца снова уменьшается сила струи и, наконец, фонтан прекращает работу. Ясно, что не слишком благоприятные условия солнечного освещения также влияют на работу фонтана.

Из-за испарения в систему необходимо подливать воду. Вообще насосу не желательно работать без воды, так как может произойти поломка. Зимой, естественно, следует предотвратить возможное замерзание.

Автор: Байерс Т.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива О пользе шоколада 02.01.2004 Британские и итальянские медики провели опыты, найти добровольцев для которых было совсем не сложно Группа подопытных субъектов получала в день по сто граммов темного шоколада. Другая группа ежедневно получала такое же количество молочного шоколада. Третья запивала темный шоколад стаканом молока Через час в крови подопытных из первой группы значительно выросло количество антиоксидантов, а у представителей двух других групп осталось прежним. Эффект держится четыре часа после поедания плитки шоколада. Антиоксиданты - полезные вещества, содержащиеся во многих видах растительной пищи. Они нейтрализуют свободные радикалы - агрессивные осколки молекул, возникающие при потреблении кислорода нашим организмом. Кроме того, антиоксиданты уменьшают вероятность развития некоторых видов рака, появления опасных кровяных тромбов и служат профилактикой против инфарктов и инсультов. Как предполагает итальянский биохимик Мауро Серафини. Молоко мешает организму усваивать содержащиеся в шоколаде антиоксиданты. Видимо, какой-то из белков молока связывается с антиоксидантами, блокируя их усвоение. Серафини рекомендует после поедания шоколада четыре часа воздерживаться от молочных продуктов. В другом недавнем исследовании удалось показать, что у гипертоников, в течение двух недель съедавших ежедневно по 85 граммов темного шоколада, заметно снизилось давление - хотя и не до нормального уровня. У получавших молочный шоколад давление не изменилось. Канадские диетологи считают темный шоколад еще и важным источником цинка, которого не хватает во многих других пищевых продуктах. Австралийские медики показали, что шоколад, шоколадные конфеты, шоколадное мороженое и печенье стимулируют выработку инсулина.

Другие интересные новости:

▪ Расшифрован язык орангутангов

▪ Датчик в жерле вулкана

▪ SNSPD-камера для исследования фотонов

▪ Однолинзовая полевая 4D-камера

▪ Создана уникальная холодная материя

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Альтернативные источники энергии. Подборка статей

▪ статья Помощь при ожогах. Охрана труда

▪ статья Как ежи повлияли на форму стаканчиков для мороженого в Макдоналдсе? Подробный ответ

▪ статья Валериана греческая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Бытовой термометр-влагомер на базе датчика SHT21 и ЖКИ от телефона Nokia 3310. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Защитное устройство от кратковременного пропадания напряжения сети. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026