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:

Стерильного нейтрино не существует 15.01.2026

В физике элементарных частиц поиск новых, пока не обнаруженных объектов играет ключевую роль в понимании устройства Вселенной. Иногда такие поиски приводят к громким открытиям, а иногда - к не менее важным отрицательным результатам, которые позволяют отбросить неверные направления. Именно к таким случаям относится недавний вывод ученых о судьбе стерильного нейтрино - одной из самых интригующих гипотетических частиц последних десятилетий. Исследователи из американской лаборатории Fermilab официально сообщили, что им не удалось найти доказательства существования стерильного нейтрино. К такому выводу пришла команда эксперимента MicroBooNE после многолетнего анализа столкновений нейтрино, которые ранее рассматривались как возможный намек на существование четвертого типа этих частиц. Предполагалось, что стерильное нейтрино взаимодействует с материей исключительно через гравитацию, что делало его крайне трудным объектом для обнаружения. В рамках современной физики нейтрино известны в т ...>>

Беспроводные наушники и колонки Fender 15.01.2026

Музыкальная индустрия постепенно адаптируется к цифровым технологиям, и известный производитель музыкальных инструментов Fender расширяет свое присутствие за пределы гитар и усилителей, представляя современные решения для прослушивания музыки. Новые беспроводные наушники и Bluetooth-колонки Fender объединяют богатый звук, модульность и удобство использования как для дома, так и для профессиональной работы. Флагманской новинкой стали наушники Fender Mix, отличающиеся модульной конструкцией. Динамики подключаются к оголовью через порт USB Type-C и могут быть сняты вместе с амбушюрами, что облегчает уход и транспортировку. Один из динамиков оснащен встроенным адаптером USB Type-C для подключения к источнику звука без потерь, поддерживая кодеки LDHC и Fire, а также функцию Auracast. На другом динамике размещен съемный аккумулятор, который обеспечивает до 100 часов работы без активного шумоподавления; при включении ANC время работы сокращается до 52 часов. Наушники доступны по цене $299 ...>>

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Случайная новость из Архива Инвертированные во времени оптические волны 31.12.2020 Группа исследователей из университета Квинсленда и лаборатории Nokia Bell Labs разработала новый метод, позволяющий получать инвертированные во времени оптические волны. Временное инвертирование в физике вовсе не означает возможности путешествия "назад в будущее". Этот термин описывает специальный тип волны, которая может пройти через какой-нибудь объект назад точно по пути, проделанному первой, не инвертированной волной. Это похоже на съемку распространения волны, проигрываемую в обратном направлении, и такой метод может быть использован в совершенно новых технологиях съемки, в коммуникационных и других технологиях, связанных с движением света в различных средах. "Представьте себе короткий световой импульс, движущийся от точечного источника света до объекта, состоящего из рассеивающего материала, к примеру, тумана" - поясняют суть своего достижения исследователи, - "Когда свет добирается до тумана, он рассеивается, дробясь на множество лучей, которые прибывают в различные точки пространства в различные моменты времени. Наша технология позволяет очень точно измерить все аспекты подобного рассеянного света и создать его "обращенный" вариант, который, пройдя через туман, "соберется" в изначальный единичный импульс, излученный источником". Технология, реализованная учеными, достаточно сложна и в ней задействовано множество уникальных оптических компонентов, позволяющих рассматривать импульс света как 3D-объект, входящий в систему, отслеживать преобразования структуры этого объекта и создать другой 3D-объект, который пройдя сквозь систему в обратном направлении, приобретет изначальную структуру первого. "Все это должно производиться во временных рамках, измеряемых триллионными долями секунды. Таким образом, в данной технологии не может быть использована никакая механическая система с движущимися частями, ни система, в которой используются электрические сигналы" - пишут исследователи, - "Поэтому все "вычисления" и преобразования выполняются на аппаратном оптическом уровне и наш метод является первым в истории науки, который позволяет производить подобные манипуляции с лучом света". Максимально точное управление формой и структурой импульса света имеет чрезвычайно важное значение для многих областей науки и техники, начиная от новых технологий съемки, нелинейной микроскопии, квантовой оптики, нанофотоники, плазмоники и заканчивая созданием лучей лазерного света сверхвысокой интенсивности. Более того, при помощи нового устройства ученые получили возможность проведения научных экспериментов, которые ранее были возможны только в теории.

Другие интересные новости:

▪ Новые методы идентификации пользователей

▪ Санитарки будут драить медяшку

▪ Найдены звезды второго поколения

▪ Дровяная печка с электроникой

▪ Цветной телевизор с пластиковым экраном

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Цветомузыкальные установки. Подборка статей

▪ статья Инструкция по охране труда при работе с ПЭВМ и видео-дисплейными терминалами

▪ статья Кто и когда атаковал наземные цели с самолетов дротиками? Подробный ответ

▪ статья Художник-декоратор. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Электронный измеритель влажности почвы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Карты выполняют приказ. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026