Лампа аварийного освещения на солнечной батарее. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Нарушения в подаче электроэнергии не только сопровождаются неудобствами и ухудшением настроения, но и являются явным источником опасности. Хорошо освещенные лестница, коридор или рабочее пространство при отключении электроэнергии могут стать потенциальными источниками опасности. При резком наступлении темноты вероятность падения, а с ним и несчастного случая, увеличивается.

Во избежание несчастных случаев можно установить аварийную систему, которая обеспечит временное освещение зон, представляющих потенциальную опасность при отключении электроэнергии. При наличии такого освещения можно спокойно выйти из дома или произвести необходимые ремонтные работы, например сменить перегоревший сетевой предохранитель.

Принцип работы

Система аварийного освещения призвана обеспечить свет при отказе основного источника энергии. Работа системы основана на использовании энергии, накопленной в батарее аккумуляторов, постоянно поддерживаемой в заряженном состоянии. Блок-схема типичной аварийной системы освещения представлена на рис. 1.

Рис.1

Специальный датчик следит за напряжением в сети переменного тока. Он содержит реле, которое включает контур резервного освещения при отключении сети переменного тока. Контур резервного освещения состоит из аккумуляторной батареи и фонаря, соединенных последовательно с контактами реле, играющими роль двухпозиционного выключателя.

Аккумуляторная батарея является единственным источником электроэнергии при аварийном отключении сетевого питания, и, следовательно, она всегда должна находиться в заряженном состоянии. Вот когда потребуются фотоэлектрические преобразователи. Они преобразуют солнечную энергию в электричество и заряжают батарею.

Проектирование аварийной системы

Основу конструкции системы аварийного освещения составляет солнечная батарея. Для правильного выбора фотоэлектрического генератора необходимо сначала определить два параметра: рабочее напряжение и потребляемый ток аварийного фонаря.

Начнем с определения требуемой освещенности. Ее должно быть достаточно для освещения рабочей зоны в любой момент времени. Обычно в аварийных системах используется герметичная лампа (прожектор), рассчитанная на напряжение 12 В. Такой выбор обусловлен двумя причинами.

Во-первых, такая лампа отвечает требованиям, предъявляемым к освещенности, обладая достаточной яркостью и надежностью. Во-вторых, для нее требуется питание от низковольтного источника.

Более того, проще питать 12-вольтовую лампу от одной 12-вольтовой батареи, чем соединять несколько батарей для питания обычной лампы накаливания. Это позволяет конструировать компактное и надежное устройство.

Установка в доме низковольтной аварийной системы освещения причинит меньше беспокойства, чем аналогичная система с питанием от сети переменного тока напряжением 110 В. Исходя из правил эксплуатации жилых помещений, 110-вольтовая система обходится дороже и после установки обычно требует приема ее соответствующей инспекцией. Совершенно другое дело с низковольтными системами, которые достаточно безопасны при установке и эксплуатации, а проверять их работу приходится крайне редко. Кроме того, низковольтное аварийное освещение не требует особых мер предосторожности в условиях повышенной влажности (дожди или бури) и работать с ним можно, не опасаясь поражения электротоком.

Описание системы

Мощность, потребляемая системой, целиком зависит от типа используемой лампы. Была выбрана автомобильная фара, так как она создает достаточную освещенность, а также дешева и всегда имеется в продаже. Эта лампа потребляет ток около 2 А при напряжении 12 В.

Затем фара присоединяется к батарее. Требуемая емкость батареи прямо пропорциональна отрезку времени, наступающему после отказа питания. Обычно нескольких минут более чем достаточно, чтобы привести все в порядок. Полагают, что 1 ч - наибольшее время, которое когда-либо может понадобиться для восстановления освещения.

С учетом всех упомянутых факторов была выбрана свинцово- кислотная аккумуляторная батарея емкостью 6 А-ч и напряжением 12 В. Она будет давать энергию для освещения комнаты в течение 2,5 ч - более чем достаточное время. Подобные батареи обычно используются для электропитания мотоциклов.

Фотоэлектрические преобразователи

Обычно потребуется солнечная батарея напряжением 12 В, дающая ток 1 А. Такие батареи довольно доступны, и поэтому можно сразу подобрать батарею необходимой мощности. Иногда продаются наборы из солнечных элементов, которые позволяют самостоятельно изготовить солнечную батарею.

Если имеется желание самому собрать солнечную батарею из отдельных элементов, то рекомендуется использовать наиболее распространенные круглые элементы диаметром 7,5 см. Потребуется всего 35 элементов.

Использование регулятора заряда

Поскольку маловероятно, чтобы аварийное освещение использовалось ежедневно или даже еженедельно, то не остается ничего другого, как ждать, когда что-нибудь произойдет. И если не регулировать ток, поступающий от фотоэлектрических преобразователей, можно перезарядить батарею. Вот подходящий случай использовать регулятор заряда.

Потребуется всего четыре соединения, чтобы объединить солнечную батарею, регулятор заряда и аккумуляторную батарею. Одним проводником следует соединить положительный вывод солнечной батареи с положительным входом регулятора заряда, как доказано на рис. 2. Отрицательный вывод солнечной батареи необходимо подсоединить к отрицательному входу регулятора.

Рис.2

Положительный и отрицательный выводы регулятора заряда присоединяются к положительному и отрицательному полюсам аккумуляторной батареи соответственно. Эти электрические связи постоянны, и не имеет смысла ставить в цепь какой-либо выключатель; при необходимости регулятор заряда подпитывает батарею зарядным током при условии, что в это время светит солнце.

Когда батарее не требуется полный зарядный ток (что бывает чаще всего), регулятор выдает небольшой ток, поддерживающий батарею в заряженном состоянии. Величина такого подпитывающего тока определяется величиной токоограничительного резистора Rs в схеме регулятора. Для данного случая в качестве Rs подойдет полуваттный углеродистый резистор величиной 22 Ом.

Датчик отказа питания

Контур аварийного освещения контролируется с помощью датчика, реагирующего на отказ электропитания. Принцип действия датчика достаточно прост, в чем легко убедиться из рис. 3.

Рис.3

Переменное напряжение подается на схему через трансформатор Т1, понижающий напряжение сети до 6 В. Затем выпрямленное и сглаженное напряжение используется для управления реле RL1.

Реле включено, пока в сети имеется переменное напряжение. Как только напряжение пропадает, реле выключается и его электрические контакты замыкают контур питания лампы,, включая тем самым аварийное освещение. При восстановлении напряжения сети устройство автоматически возвращается в исходное состояние и находится в готовности до следующего отказа электропитания.

В схему датчика включены также элементы контроля и индикации. Индикация осуществляется с помощью лампочки накаливания с большим сроком службы, подключенной к 6-вольтовой обмотке трансформатора. Лампочка сигнализирует о наличии напряжения в сети.

Но она не может индицировать готовность батареи или аварийного освещения к работе. С этой целью в разрыв одного из выходных концов трансформатора поставлена размыкающая нефиксирующаяся кнопка. При нажатии на нее контур разрывается и реле отключается. Это приводит в действие схему аварийного освещения. При отпускании кнопки схема возвращается в исходное состояние.

Конструкция датчика отказа питания

Схема датчика достаточно проста и, следовательно, конструктивно может быть выполнена любым способом. Для желающих изготовить ее с применением печатного монтажа разводка платы в натуральную величину представлена на рис. 4. Размещение деталей представлено на рис. 5.

Рис.5

Ничего особенного в конструкции нет; как обычно, не следует забывать о соблюдении полярности. По окончании монтажа необходимо поместить плату в пластмассовый корпус.

Для испытания готового прибора он подключается в сеть. Отметьте момент срабатывания реле. После этого подключите контакты реле в контур аварийного освещения, и работа закончена!

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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Самообучаемая электрическая сеть 30.03.2022 Ученые из Университета Пенсильвании открыли новый подход к машинному обучению. Обычная электрическая цепь самостоятельно научилась распознавать цветы по размеру лепестков. Группа ученых под руководством физика Сэмюэла Диллаву собрала небольшую электрическую сеть, соединив случайным образом 16 резисторов. Исследователи устанавливают напряжение для определенных входных узлов и считывают показатели выходных узлов. Самостоятельно регулируя резисторы, сеть научилась производить желаемые данные для заданного набора исходных значений. "Сеть была настроена для выполнения множества простых задач ИИ, - говорит Диллаву. - Например, она может различать три вида цветков ириса с точностью более 95% на основе четырех параметров: длины и ширины лепестков и чашелистиков". Для машинного обучения ИИ, как правило, используют искусственные нейронные сети. Такие сети обычно существуют только в памяти компьютера. Нейронная сеть состоит из точек или узлов, каждый из которых может принимать значение от 0 до 1, соединенных ребрами. Каждое ребро имеет свой вес в зависимости от значений в узлах. При обучении такой системы требуется проводить регулировку веса ребер, чтобы получить нужный результат. "Это сложная проблема оптимизации, которая значительно возрастает с увеличением размера сети и требует большого количества вычислительных ресурсов", - отмечает Диллаву. - Ситуация усложняется тем, что все ребра должны настраиваться одновременно". Чтобы обойти эту проблему, физики искали системы, которые могли бы настраивать себя без внешних вычислений. Ученые построили две идентичные сети друг над другом. В замкнутой сети они подавали напряжение и фиксировали на выходных элементах нужные значения. В открытой сети устанавливалось только напряжение на входном резисторе. Система регулировала сопротивление на резисторах в двух сетях в зависимости от разницы напряжений между идентичными узлами в каждой из них. За нескольких итераций эти корректировки привели все напряжения во всех резисторах в двух сетях в соответствие. Система научилась выдавать правильные выходные данные для заданных исходных значений. "Эта настройка требует незначительных вычислений, - говорит Диллаву. -Системе нужно только сравнить падение напряжения на соответствующих резисторах в замкнутой и свободной сетях с помощью компаратора. Наша работа доказывает принципиальную возможность нового способа машинного обучения, который не требует больших вычислений".

Другие интересные новости:

▪ Консоль Microsoft Xbox 360 Star Wars

▪ Второй звук в сверхтекучей жидкости

▪ Робот Boston Dynamics Spot

▪ Дети удлиняют вашу жизнь

▪ Гарнитура PlayStation VR для PS5

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Гражданская радиосвязь. Подборка статей

▪ статья Орест и Пилад. Крылатое выражение

▪ статья Где используется левостороннее движение? Подробный ответ

▪ статья Лисельный узел. Советы туристу

▪ статья Сторож автомобиля. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Нерассыпающиеся бусы. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025